من نتائج اختبار المنتجات المختلفة، وجد أن ESD هذا هو اختبار مهم للغاية: إذا لم يتم تصميم لوحة الدائرة بشكل جيد، فعند إدخال الكهرباء الساكنة، سيؤدي ذلك إلى تعطل المنتج أو حتى تلف المكونات. في الماضي، لاحظت فقط أن التفريغ الإلكتروستاتيكي قد يؤدي إلى إتلاف المكونات، لكنني لم أتوقع أن أهتم بالمنتجات الإلكترونية بما يكفي.

ESD هو ما نسميه غالبًا التفريغ الكهربائي الساكن. ومن خلال المعرفة يمكن معرفة أن الكهرباء الساكنة هي ظاهرة طبيعية، وعادة ما تتولد عن طريق التلامس والاحتكاك والحث بين الأجهزة الكهربائية وغيرها، وتتميز بالتراكم طويل الأمد والجهد العالي (يمكن أن تولد آلاف الفولتات). أو حتى عشرات الآلاف من الفولتات من الكهرباء الساكنة))، وانخفاض الطاقة، وتيار منخفض، ووقت عمل قصير. بالنسبة للمنتجات الإلكترونية، إذا لم يتم تصميم تصميم ESD بشكل جيد، فغالبًا ما يكون تشغيل المنتجات الإلكترونية والكهربائية غير مستقر أو حتى تالفًا.

عادةً ما يتم استخدام طريقتين عند إجراء اختبارات تفريغ التفريغ الكهروستاتيكي: تفريغ التلامس وتفريغ الهواء.

تفريغ الاتصال هو تفريغ المعدات قيد الاختبار مباشرة؛ ويسمى تفريغ الهواء أيضًا التفريغ غير المباشر، والذي يتم إنشاؤه عن طريق اقتران مجال مغناطيسي قوي بحلقات التيار المجاورة. يكون جهد الاختبار لهذين الاختبارين عمومًا 2KV-8KV، وتختلف المتطلبات باختلاف المناطق. لذلك، قبل التصميم، يجب علينا أولاً معرفة السوق للمنتج.

الحالتان المذكورتان أعلاه هما اختبارات أساسية للمنتجات الإلكترونية التي لا يمكن أن تعمل بسبب كهربة جسم الإنسان أو لأسباب أخرى عندما يتلامس جسم الإنسان مع المنتجات الإلكترونية. ويوضح الشكل أدناه إحصائيات رطوبة الهواء لبعض المناطق في أشهر مختلفة من العام. يتبين من الشكل أن لاسفيجاس لديها أقل نسبة رطوبة على مدار العام. يجب أن تولي المنتجات الإلكترونية في هذا المجال اهتمامًا خاصًا لحماية البيئة والتنمية المستدامة.

تختلف ظروف الرطوبة في أجزاء مختلفة من العالم، ولكن في نفس الوقت في المنطقة، إذا لم تكن رطوبة الهواء هي نفسها، فإن الكهرباء الساكنة المولدة تختلف أيضًا. الجدول التالي هو البيانات التي تم جمعها، والتي يمكن من خلالها ملاحظة أن الكهرباء الساكنة تزداد مع انخفاض رطوبة الهواء. وهذا يفسر أيضًا بشكل غير مباشر سبب كون الشرر الساكن الناتج عند خلع السترة في الشتاء الشمالي كبيرًا جدًا. "

بما أن الكهرباء الساكنة تشكل خطراً كبيراً، فكيف يمكننا حمايتها؟ عند تصميم الحماية الكهروستاتيكية، فإننا عادة نقسمها إلى ثلاث خطوات: منع الشحنات الخارجية من التدفق إلى لوحة الدائرة والتسبب في تلفها؛ منع المجالات المغناطيسية الخارجية من إتلاف لوحة الدائرة؛ منع الضرر من المجالات الكهروستاتيكية.

في التصميم الفعلي للدوائر، سنستخدم واحدة أو أكثر من الطرق التالية للحماية من الكهرباء الساكنة:

1

الثنائيات الانهيارية للحماية الكهروستاتيكية
وهذه أيضًا طريقة تستخدم غالبًا في التصميم. الطريقة النموذجية هي توصيل الصمام الثنائي الانهياري بالأرض بالتوازي على خط الإشارة الرئيسي. تتمثل هذه الطريقة في استخدام الصمام الثنائي الانهياري للاستجابة بسرعة ولديه القدرة على تثبيت التثبيت، والذي يمكن أن يستهلك الجهد العالي المركز في وقت قصير لحماية لوحة الدائرة.

2

استخدم مكثفات الجهد العالي لحماية الدائرة
في هذا النهج، يتم عادةً وضع المكثفات الخزفية ذات الجهد الكهربي الذي لا يقل عن 1.5 كيلو فولت في موصل الإدخال / الإخراج أو موضع الإشارة الرئيسية، ويكون خط الاتصال قصيرًا قدر الإمكان لتقليل محاثة الاتصال خط. إذا تم استخدام مكثف ذو جهد تحمل منخفض، فسوف يتسبب ذلك في تلف المكثف وفقدان حمايته.

3

استخدم حبات الفريت لحماية الدائرة
يمكن لخرز الفريت أن يخفف تيار ESD بشكل جيد جدًا، ويمكنه أيضًا قمع الإشعاع. عندما تواجه مشكلتين، فإن حبة الفريت هي خيار جيد للغاية.

4

طريقة فجوة الشرارة
تظهر هذه الطريقة في قطعة من المادة. تتمثل الطريقة المحددة في استخدام النحاس الثلاثي مع محاذاة الأطراف مع بعضها البعض على طبقة خط microstrip المكونة من النحاس. يتم توصيل أحد طرفي النحاس المثلث بخط الإشارة، والآخر هو النحاس المثلث. الاتصال بالأرض. عندما تكون هناك كهرباء ساكنة، فإنها ستنتج تفريغًا حادًا وتستهلك الطاقة الكهربائية.

5

استخدم طريقة مرشح LC لحماية الدائرة
يمكن للمرشح المكون من LC أن يقلل بشكل فعال من دخول الكهرباء الساكنة عالية التردد إلى الدائرة. تعتبر خاصية المفاعلة الحثية للمحرِّض جيدة في منع ESD عالي التردد من دخول الدائرة، بينما يقوم المكثف بتحويل طاقة التردد العالي من ESD إلى الأرض. وفي الوقت نفسه، يمكن لهذا النوع من المرشحات أيضًا تسهيل حافة الإشارة وتقليل تأثير التردد اللاسلكي، وقد تم تحسين الأداء بشكل أكبر من حيث سلامة الإشارة.

6

لوحة متعددة الطبقات لحماية ESD
عندما تسمح الأموال بذلك، يعد اختيار لوحة متعددة الطبقات أيضًا وسيلة فعالة لمنع التفريغ الإلكتروستاتيكي. في اللوحة متعددة الطبقات، نظرًا لوجود مستوى أرضي كامل قريب من التتبع، يمكن أن يجعل هذا زوج ESD إلى مستوى المقاومة المنخفضة أسرع، ومن ثم حماية دور الإشارات الرئيسية.

7

طريقة ترك شريط حماية على أطراف قانون حماية لوحة الدائرة الكهربائية
تتمثل هذه الطريقة عادة في رسم آثار حول لوحة الدائرة بدون طبقة لحام. عندما تسمح الظروف بذلك، قم بتوصيل المسار بالجسم. وفي الوقت نفسه، تجدر الإشارة إلى أن التتبع لا يمكن أن يشكل حلقة مغلقة، حتى لا يشكل هوائي حلقة ويسبب مشكلة أكبر.

8

استخدم أجهزة CMOS أو أجهزة TTL مع صمامات تثبيت لحماية الدائرة
تستخدم هذه الطريقة مبدأ العزل لحماية لوحة الدائرة. نظرًا لأن هذه الأجهزة محمية بواسطة الثنائيات المشبكية، يتم تقليل تعقيد التصميم في تصميم الدائرة الفعلي.

9

استخدام المكثفات فصل
يجب أن تحتوي مكثفات الفصل هذه على قيم ESL وESR منخفضة. بالنسبة للتفريغ الكهروستاتيكي منخفض التردد، تعمل مكثفات الفصل على تقليل مساحة الحلقة. بسبب تأثير ESL، يتم إضعاف وظيفة المنحل بالكهرباء، والتي يمكنها تصفية الطاقة عالية التردد بشكل أفضل. .

باختصار، على الرغم من أن ESD أمر فظيع ويمكن أن يؤدي إلى عواقب وخيمة، إلا أنه فقط من خلال حماية خطوط الطاقة والإشارة الموجودة على الدائرة يمكن أن يمنع بشكل فعال تيار ESD من التدفق إلى PCB. من بينها، قال رئيسي في كثير من الأحيان أن "التأريض الجيد للوحة هو الملك". آمل أن تجلب لك هذه الجملة أيضًا تأثير كسر الكوة.