Z výsledků testů různých produktů bylo zjištěno, že toto ESD je velmi důležitý test: pokud není obvodová deska dobře navržena, dojde při zavedení statické elektřiny k pádu produktu nebo dokonce k poškození součástí. V minulosti jsem si všiml pouze toho, že ESD poškodí komponenty, ale nečekal jsem, že budu elektronickým produktům věnovat dostatečnou pozornost.

ESD je to, co často nazýváme elektrostatický výboj. Z naučených poznatků lze poznat, že statická elektřina je přirozený jev, který většinou vzniká kontaktem, třením, indukcí mezi elektrickými spotřebiči apod. Vyznačuje se dlouhodobou akumulací a vysokým napětím (může generovat tisíce voltů nebo dokonce desítky tisíc voltů statické elektřiny) ), nízký výkon, nízký proud a krátká doba působení. U elektronických produktů, pokud není ESD design dobře navržen, je provoz elektronických a elektrických produktů často nestabilní nebo dokonce poškozený.

Při provádění testů ESD výboje se obvykle používají dvě metody: kontaktní výboj a výboj vzduchem.

Kontaktní výboj slouží k přímému vybití testovaného zařízení; vzduchový výboj se také nazývá nepřímý výboj, který vzniká spojením silného magnetického pole se sousedními proudovými smyčkami. Zkušební napětí pro tyto dva testy je obecně 2KV-8KV a požadavky se v různých oblastech liší. Proto před návrhem musíme nejprve zjistit trh pro daný produkt.

Výše uvedené dvě situace jsou základními testy pro elektronické produkty, které nemohou fungovat kvůli elektrifikaci lidského těla nebo z jiných důvodů při kontaktu lidského těla s elektronickými produkty. Níže uvedený obrázek ukazuje statistiku vlhkosti vzduchu některých regionů v různých měsících roku. Z obrázku je vidět, že Lasvegas má z celého roku nejmenší vlhkost. Elektronické produkty v této oblasti by měly věnovat zvláštní pozornost ESD ochraně.

Vlhkostní podmínky jsou v různých částech světa různé, ale zároveň v regionu, pokud vlhkost vzduchu není stejná, je odlišná i generovaná statická elektřina. V následující tabulce jsou sesbíraná data, ze kterých je vidět, že statická elektřina se zvyšuje s klesající vlhkostí vzduchu. To také nepřímo vysvětluje důvod, proč jsou statické jiskry vznikající při svlékání svetru v severní zimě velmi velké. “

Protože statická elektřina je tak velkým nebezpečím, jak ji můžeme chránit? Při návrhu elektrostatické ochrany ji obvykle rozdělujeme do tří kroků: zabránění vniknutí externích nábojů do desky plošných spojů a jejich poškození; zabránit vnějším magnetickým polím v poškození obvodové desky; zabránit poškození elektrostatickými poli.

Ve skutečném návrhu obvodu použijeme jednu nebo více z následujících metod pro elektrostatickou ochranu:

1

Lavinové diody pro elektrostatickou ochranu
To je také metoda často používaná v designu. Typickým přístupem je připojení lavinové diody k zemi paralelně na vedení klíčového signálu. Tato metoda spočívá v použití lavinové diody k rychlé reakci a schopnosti stabilizovat upnutí, které může v krátké době spotřebovat koncentrované vysoké napětí na ochranu desky plošných spojů.

2

Pro ochranu obvodu použijte vysokonapěťové kondenzátory
Při tomto přístupu se obvykle do I/O konektoru nebo do pozice signálu klíče umísťují keramické kondenzátory s výdržným napětím minimálně 1,5 KV a spojovací vedení je co nejkratší, aby se snížila indukčnost spoje. čára. Pokud je použit kondenzátor s nízkým výdržným napětím, způsobí poškození kondenzátoru a ztratí jeho ochranu.

3

Pro ochranu obvodu použijte feritové kuličky
Feritové kuličky mohou velmi dobře zeslabit ESD proud a mohou také potlačit záření. Když čelíte dvěma problémům, je feritová kulička velmi dobrou volbou.

4

Metoda jiskřiště
Tato metoda je vidět na kusu materiálu. Specifickou metodou je použití trojúhelníkové mědi s hroty vzájemně zarovnanými na vrstvě mikropáskového vedení složené z mědi. Jeden konec trojúhelníkové mědi je připojen k signálnímu vedení a druhý je trojúhelníková měď. Připojte k zemi. Když je tam statická elektřina, produkuje ostrý výboj a spotřebovává elektrickou energii.

5

K ochraně obvodu použijte metodu LC filtru
Filtr složený z LC může účinně snížit vysokofrekvenční statickou elektřinu vstupující do obvodu. Indukční reaktanční charakteristika induktoru je dobrá při inhibici vysokofrekvenčního ESD ve vstupu do obvodu, zatímco kondenzátor odvádí vysokofrekvenční energii ESD do země. Zároveň tento typ filtru dokáže také vyhladit okraj signálu a snížit RF efekt a výkon byl dále vylepšen z hlediska integrity signálu.

6

Vícevrstvá deska pro ESD ochranu
Když to finanční prostředky dovolí, výběr vícevrstvé desky je také účinným prostředkem k prevenci ESD. Ve vícevrstvé desce, protože je zde kompletní zemní plocha blízko stopy, to může způsobit rychlejší spojení ESD s rovinou s nízkou impedancí a pak chránit roli klíčových signálů.

7

Způsob ponechání ochranného pásma na periferii zákona o ochraně desky plošných spojů
Touto metodou je obvykle kreslení stop kolem obvodové desky bez svařovací vrstvy. Když to podmínky dovolí, připojte vedení ke krytu. Zároveň je třeba poznamenat, že stopa nemůže tvořit uzavřenou smyčku, aby netvořila smyčkovou anténu a nezpůsobovala větší potíže.

8

Pro ochranu obvodu použijte zařízení CMOS nebo zařízení TTL s upínacími diodami
Tato metoda využívá principu izolace k ochraně desky plošných spojů. Protože jsou tato zařízení chráněna upínacími diodami, snižuje se složitost konstrukce při vlastním návrhu obvodu.

9

Použijte oddělovací kondenzátory
Tyto oddělovací kondenzátory musí mít nízké hodnoty ESL a ESR. U nízkofrekvenčního ESD zmenšují oddělovací kondenzátory oblast smyčky. Vlivem jeho ESL je oslabena funkce elektrolytu, který dokáže lépe filtrovat vysokofrekvenční energii. .

Stručně řečeno, ESD je sice hrozné a může přinést i vážné následky, ale pouze ochranou napájecího a signálního vedení na obvodu lze účinně zabránit tomu, aby ESD proud tekl do DPS. Mezi nimi můj šéf často říkal, že „dobré uzemnění desky je král“. Doufám, že tato věta vám také může přinést efekt rozbití světlíku.