من نتائج اختبار المنتجات المختلفة ، تبين أن ESD هذا اختبار مهم للغاية: إذا لم تكن لوحة الدائرة مصممة جيدًا ، عند إدخال الكهرباء الثابتة ، فإن ذلك سيؤدي إلى تعطل المنتج أو حتى إتلاف المكونات. في الماضي ، لاحظت فقط أن ESD ستلحق الضرر بالمكونات ، لكنني لم أتوقع إيلاء الاهتمام الكافي للمنتجات الإلكترونية.

ESD هو ما نسميه في كثير من الأحيان التفريغ الكهربائي. من المعرفة المستفادة ، يمكن أن يُعرف أن الكهرباء الساكنة هي ظاهرة طبيعية ، والتي يتم إنشاؤها عادة من خلال التلامس ، والاحتكاك ، والتحريض بين الأجهزة الكهربائية ، وما إلى ذلك. ويتميز بتراكم طويل الأجل ، وجهد عالي (يمكن أن يولد آلاف الفولت أو حتى عشرات الآلاف من الكهرباء الثابتة)) ، والزمن المنخفض في الوقت القصير. بالنسبة للمنتجات الإلكترونية ، إذا لم يكن تصميم ESD مصممًا جيدًا ، فإن تشغيل المنتجات الإلكترونية والكهربائية غالبًا ما يكون غير مستقر أو حتى تالف.

عادة ما يتم استخدام طريقتين عند إجراء اختبارات تفريغ ESD: تصريف الاتصال وتصريف الهواء.

التفريغ الاتصال هو تصريف المعدات مباشرة قيد الاختبار ؛ يسمى تصريف الهواء أيضًا التفريغ غير المباشر ، والذي يتم إنشاؤه بواسطة اقتران مجال مغناطيسي قوي للحلقات الحالية المجاورة. إن جهد الاختبار لهذين الاختبارين عمومًا 2 كيلو فولت-8 كيلو فولت ، والمتطلبات مختلفة في مناطق مختلفة. لذلك ، قبل التصميم ، يجب علينا أولاً معرفة السوق للمنتج.

الحالات المذكورة أعلاه هما الاختبارات الأساسية للمنتجات الإلكترونية التي لا يمكن أن تعمل بسبب كهربة جسم الإنسان أو أسباب أخرى عندما يتلامس جسم الإنسان مع المنتجات الإلكترونية. يوضح الشكل أدناه إحصائيات رطوبة الهواء لبعض المناطق في أشهر مختلفة من العام. يمكن أن نرى من الشكل أن Lasvegas لديه أقل رطوبة على مدار العام. يجب أن تولي المنتجات الإلكترونية في هذا المجال اهتمامًا خاصًا لحماية ESD.

تختلف ظروف الرطوبة في أجزاء مختلفة من العالم ، ولكن في نفس الوقت في المنطقة ، إذا لم تكن رطوبة الهواء هي نفسها ، فإن الكهرباء الثابتة المتولدة تختلف أيضًا. الجدول التالي هو البيانات التي تم جمعها ، والتي يمكن ملاحظة أن الكهرباء الساكنة تزداد مع انخفاض رطوبة الهواء. يشرح هذا أيضًا بشكل غير مباشر السبب في أن الشرر الثابت الذي تم إنشاؤه عند خلع السترة في الشتاء الشمالي كبير جدًا. "

نظرًا لأن الكهرباء الثابتة تشكل خطراً كبيراً ، كيف يمكننا حمايتها؟ عند تصميم الحماية الإلكتروستاتيكية ، عادةً ما نقسمها إلى ثلاث خطوات: منع الشحنات الخارجية من التدفق إلى لوحة الدائرة وتسبب ضررًا ؛ منع الحقول المغناطيسية الخارجية من إتلاف لوحة الدائرة ؛ منع الأضرار الناجمة عن الحقول الإلكتروستاتيكية.

في تصميم الدوائر الفعلي ، سنستخدم واحدة أو أكثر من الطرق التالية لحماية الإلكتروستاتيكية:

1

الثنائيات الجليدية للحماية الإلكتروستاتيكية
هذه أيضًا طريقة تستخدم غالبًا في التصميم. يتمثل النهج النموذجي في توصيل الصمام الثنائي الانهيار بالأرض بالتوازي على خط إشارة المفتاح. تتمثل هذه الطريقة في استخدام الصمام الثنائي Avalanche للاستجابة بسرعة وإمكانية الاستقرار في التثبيت ، والذي يمكن أن يستهلك الجهد العالي المركّز في وقت قصير لحماية لوحة الدوائر.

2

استخدم المكثفات عالية الجهد لحماية الدائرة
في هذا النهج ، عادةً ما يتم وضع المكثفات السيراميكية ذات الجهد المقاوم لما لا يقل عن 1.5 كيلو فولت في موصل الإدخال/الإخراج أو موضع الإشارة الرئيسية ، وخط الاتصال قصير قدر الإمكان من أجل تقليل تحريض خط الاتصال. إذا تم استخدام مكثف ذو جهد تقابل منخفض ، فسوف يسبب أضرارًا للمكثف ويفقد حمايته.

3

استخدم حبات الفريت لحماية الدائرة
يمكن أن تخفف حبات الفريت التيار ESD بشكل جيد للغاية ، ويمكن أيضًا قمع الإشعاع. عندما تواجه مشكلتين ، تعتبر حبة الفريت خيارًا جيدًا للغاية.

4

طريقة الفجوة الشرارة
وينظر إلى هذه الطريقة في قطعة من المواد. الطريقة المحددة هي استخدام النحاس الثلاثي مع النصائح المحاذاة مع بعضها البعض على طبقة خط microstrip المكونة من النحاس. يتم توصيل أحد طرفي النحاس الثلاثي بخط الإشارة ، والآخر هو النحاس الثلاثي. الاتصال بالأرض. عندما تكون هناك كهرباء ثابتة ، فإنها ستنتج تفريغًا حادًا ويستهلك الطاقة الكهربائية.

5

استخدم طريقة مرشح LC لحماية الدائرة
يمكن للمرشح المكون من LC أن يقلل بشكل فعال من الكهرباء الثابتة عالية التردد من دخول الدائرة. تكون خاصية التفاعل الاستقرائي للمحث جيدة في تثبيط ESD عالي التردد من دخول الدائرة ، في حين أن المكثف يتجول في الطاقة عالية التردد من ESD على الأرض. في الوقت نفسه ، يمكن لهذا النوع من المرشح أيضًا أن ينعم حافة الإشارة ويقلل من تأثير الترددات اللاسلكية ، وقد تم تحسين الأداء من حيث سلامة الإشارة.

6

لوحة متعددة الطبقات لحماية ESD
عندما تسمح الأموال ، يعد اختيار لوحة متعددة الطبقات وسيلة فعالة لمنع ESD. في لوحة الطبقة متعددة الطبقات ، نظرًا لوجود طائرة أرضية كاملة بالقرب من التتبع ، فإن هذا يمكن أن يجعل زوجين ESD إلى مستوى المعاوقة المنخفضة بسرعة أكبر ، ثم حماية دور الإشارات الرئيسية.

7

طريقة ترك شريط وقائي على محيط قانون حماية لوحة الدائرة
عادة ما تكون هذه الطريقة هي رسم آثار حول لوحة الدائرة دون طبقة لحام. عندما تسمح الظروف ، قم بتوصيل التتبع بالسكن. في الوقت نفسه ، تجدر الإشارة إلى أن التتبع لا يمكن أن يشكل حلقة مغلقة ، حتى لا تشكل هوائي حلقة ويسبب مشكلة أكبر.

8

استخدم أجهزة CMOS أو أجهزة TTL مع الثنائيات المقطوعة لحماية الدائرة
تستخدم هذه الطريقة مبدأ العزلة لحماية لوحة الدائرة. نظرًا لأن هذه الأجهزة محمية عن طريق تثبيت الثنائيات ، يتم تقليل تعقيد التصميم في تصميم الدائرة الفعلي.

9

استخدام المكثفات فك
يجب أن يكون لهذه المكثفات فك انخفاض قيم ESL و ESR منخفضة. بالنسبة إلى ESD منخفض التردد ، تقلل المكثفات فك التشفير من منطقة الحلقة. نظرًا لتأثير ESL الخاص بها ، يتم إضعاف وظيفة الإلكتروليت ، والتي يمكن أن ترشح طاقة عالية التردد بشكل أفضل. .

باختصار ، على الرغم من أن ESD أمر فظيع ويمكن أن يؤدي إلى عواقب وخيمة ، ولكن فقط عن طريق حماية خطوط الطاقة والإشارة على الدائرة يمكن أن يمنع تيار ESD بشكل فعال من التدفق إلى PCB. من بينهم ، قال مديري في كثير من الأحيان أن "أسس جيدة للوحة هي الملك". آمل أن تجلب لك هذه الجملة أيضًا تأثير كسر المناور.