Iz rezultata testiranja različitih proizvoda, utvrđeno je da je ovaj ESD vrlo važan test: ako ploča nije dobro dizajnirana, kada se uvede statički elektricitet, to će uzrokovati pad proizvoda ili čak oštetiti komponente. U prošlosti sam samo primijetio da bi ESD oštetio komponente, ali nisam očekivao da ću posvetiti dovoljno pažnje elektronskim proizvodima.
ESD je ono što često nazivamo elektrostatičkim pražnjenjem. Iz stečenog znanja može se znati da je statički elektricitet prirodna pojava, koja obično nastaje kontaktom, trenjem, indukcijom između električnih uređaja itd. Odlikuje se dugotrajnom akumulacijom i visokim naponom (može proizvesti hiljade volti ili čak desetine hiljada volti statičkog elektriciteta), mala snaga, mala struja i kratko vrijeme djelovanja. Za elektronske proizvode, ako ESD dizajn nije dobro dizajniran, rad elektronskih i električnih proizvoda je često nestabilan ili čak oštećen.
Dvije metode se obično koriste kada se rade ESD testovi pražnjenja: kontaktno pražnjenje i pražnjenje zraka.
Kontaktno pražnjenje je za direktno pražnjenje opreme koja se testira; zračno pražnjenje se također naziva indirektno pražnjenje, koje nastaje spajanjem jakog magnetskog polja na susjedne strujne petlje. Ispitni napon za ova dva testa je općenito 2KV-8KV, a zahtjevi su različiti u različitim regijama. Stoga, prije dizajna, prvo moramo shvatiti tržište za proizvod.
Gore navedene dvije situacije su osnovni testovi za elektronske proizvode koji ne mogu raditi zbog naelektrisanja ljudskog tijela ili drugih razloga kada ljudsko tijelo dođe u kontakt s elektroničkim proizvodima. Na slici ispod prikazana je statistika vlažnosti zraka nekih regija u različitim mjesecima u godini. Iz slike se vidi da Lasvegas ima najmanju vlažnost tokom cijele godine. Elektronski proizvodi u ovoj oblasti treba da obrate posebnu pažnju na ESD zaštitu.
Uslovi vlažnosti su različiti u različitim dijelovima svijeta, ali u isto vrijeme u regiji, ako vlažnost zraka nije ista, statički elektricitet koji se stvara je također različit. U sljedećoj tabeli su prikupljeni podaci iz kojih se može vidjeti da statički elektricitet raste sa smanjenjem vlažnosti zraka. Ovo također indirektno objašnjava razlog zašto su statične varnice koje nastaju prilikom skidanja džempera u sjevernoj zimi vrlo velike. “
Kako je statički elektricitet tako velika opasnost, kako ga možemo zaštititi? Kada dizajniramo elektrostatičku zaštitu, obično je dijelimo u tri koraka: spriječimo da vanjski naboji teče u ploču i uzrokuju oštećenja; spriječiti da vanjska magnetna polja oštete ploču s kola; spriječiti oštećenja od elektrostatičkih polja.
U stvarnom dizajnu kola koristit ćemo jednu ili više od sljedećih metoda za elektrostatičku zaštitu:
1
Lavine diode za elektrostatičku zaštitu
Ovo je također metoda koja se često koristi u dizajnu. Tipičan pristup je spajanje lavinske diode na uzemljenje paralelno na ključnoj signalnoj liniji. Ova metoda je korištenje lavinske diode da brzo reagira i ima sposobnost stabilizacije stezanja, koja može potrošiti koncentrirani visoki napon u kratkom vremenu kako bi zaštitila ploču.
2
Za zaštitu kola koristite visokonaponske kondenzatore
U ovom pristupu, keramički kondenzatori otpornog napona od najmanje 1,5KV obično se postavljaju u I/O konektor ili na poziciju ključnog signala, a priključni vod je što kraći kako bi se smanjila induktivnost veze. linija. Ako se koristi kondenzator s niskim otpornim naponom, to će uzrokovati oštećenje kondenzatora i izgubiti njegovu zaštitu.
3
Koristite feritne perle za zaštitu strujnog kola
Feritne kuglice mogu vrlo dobro prigušiti ESD struju, a mogu i suzbiti zračenje. Kada se suočite s dva problema, feritna perla je vrlo dobar izbor.
4
Metoda varničnog razmaka
Ova metoda se vidi u komadu materijala. Specifična metoda je korištenje trokutastog bakra sa vrhovima poravnatim jedan s drugim na sloju mikrotrakaste linije sastavljenom od bakra. Jedan kraj trouglastog bakra spojen je na signalnu liniju, a drugi je trokutasti bakar. Povežite se sa zemljom. Kada postoji statički elektricitet, on će proizvesti oštro pražnjenje i trošiti električnu energiju.
5
Koristite metodu LC filtera da zaštitite krug
Filter sastavljen od LC može efikasno smanjiti statički elektricitet visoke frekvencije koji ulazi u kolo. Karakteristika induktivne reaktancije induktora je dobra u inhibiciji visokofrekventnog ESD-a da uđe u kolo, dok kondenzator shuntuje visokofrekventnu energiju ESD-a prema zemlji. Istovremeno, ovaj tip filtera može izgladiti ivicu signala i smanjiti RF efekat, a performanse su dodatno poboljšane u smislu integriteta signala.
6
Višeslojna ploča za ESD zaštitu
Kada sredstva to dozvoljavaju, odabir višeslojne ploče je takođe efikasno sredstvo za prevenciju ESD-a. U višeslojnoj ploči, budući da postoji kompletna uzemljena ravnina blizu traga, ovo može učiniti da se ESD spoji na ravan niske impedancije brže, a zatim zaštiti ulogu ključnih signala.
7
Metoda ostavljanja zaštitne trake na periferiji zakona o zaštiti ploče
Ova metoda je obično crtanje tragova oko ploče bez zavarivanja. Kada uslovi dozvoljavaju, spojite trag na kućište. Istovremeno, treba napomenuti da trag ne može formirati zatvorenu petlju, kako ne bi formirao kružnu antenu i stvarao veće probleme.
8
Koristite CMOS uređaje ili TTL uređaje sa steznim diodama za zaštitu kola
Ova metoda koristi princip izolacije za zaštitu ploče. Budući da su ovi uređaji zaštićeni steznim diodama, složenost dizajna je smanjena u stvarnom dizajnu kola.
9
Koristite kondenzatore za razdvajanje
Ovi kondenzatori za razdvajanje moraju imati niske vrijednosti ESL i ESR. Za niskofrekventni ESD, kondenzatori za razdvajanje smanjuju područje petlje. Zbog efekta njegovog ESL-a, funkcija elektrolita je oslabljena, što može bolje filtrirati visokofrekventnu energiju. .
Ukratko, iako je ESD užasan i čak može donijeti ozbiljne posljedice, ali samo zaštitom napojnih i signalnih vodova na kolu može se efikasno spriječiti da struja ESD teče u PCB. Među njima, moj šef je često govorio da je “dobro uzemljenje ploče kralj”. Nadam se da vam ova rečenica može donijeti i efekat razbijanja krovnog prozora.