Από τα αποτελέσματα των δοκιμών διαφορετικών προϊόντων, διαπιστώνεται ότι αυτή η ESD είναι μια πολύ σημαντική δοκιμή: εάν η πλακέτα κυκλώματος δεν είναι καλά σχεδιασμένη, όταν εισάγεται στατική ηλεκτρική ενέργεια, θα προκαλέσει τη συντριβή του προϊόντος ή ακόμη και θα βλάψει τα εξαρτήματα. Στο παρελθόν, παρατήρησα μόνο ότι η ESD θα βλάψει τα εξαρτήματα, αλλά δεν περίμενα να δώσω αρκετή προσοχή στα ηλεκτρονικά προϊόντα.

Το ESD είναι αυτό που συχνά ονομάζουμε ηλεκτρο-στατική απαλλαγή. Από τη γνώση που έμαθε, μπορεί να είναι γνωστό ότι η στατική ηλεκτρική ενέργεια είναι ένα φυσικό φαινόμενο, το οποίο συνήθως παράγεται μέσω επαφής, τριβής, επαγωγής μεταξύ ηλεκτρικών συσκευών, κλπ. Χαρακτηρίζεται από μακροχρόνια συσσώρευση και υψηλή τάση (μπορεί να παράγει χιλιάδες βολτ ή ακόμα και δεκάδες χιλιάδες βολτς στατικής ηλεκτρικής ενέργειας)), χαμηλό ρεύμα και βραχυπρόθεσμο χρονικό διάστημα. Για τα ηλεκτρονικά προϊόντα, εάν ο σχεδιασμός ESD δεν είναι καλά σχεδιασμένος, η λειτουργία των ηλεκτρονικών και ηλεκτρικών προϊόντων είναι συχνά ασταθής ή ακόμη και κατεστραμμένη.

Δύο μέθοδοι χρησιμοποιούνται συνήθως κατά τη διεξαγωγή δοκιμών εκκένωσης ESD: εκκένωση επαφής και εκκένωση αέρα.

Η απαλλαγή επικοινωνίας είναι η απευθείας εκφόρτωση του υπό δοκιμή εξοπλισμού. Η εκκένωση του αέρα ονομάζεται επίσης έμμεση εκκένωση, η οποία παράγεται από τη σύζευξη ενός ισχυρού μαγνητικού πεδίου σε γειτονικούς βρόχους ρεύματος. Η τάση δοκιμής για αυτές τις δύο δοκιμές είναι γενικά 2KV-8KV και οι απαιτήσεις είναι διαφορετικές σε διαφορετικές περιοχές. Ως εκ τούτου, πριν από το σχεδιασμό, πρέπει πρώτα να καταλάβουμε την αγορά για το προϊόν.

Οι παραπάνω δύο καταστάσεις είναι βασικές δοκιμές για ηλεκτρονικά προϊόντα που δεν μπορούν να λειτουργήσουν λόγω ηλεκτρισμού ανθρώπινου σώματος ή άλλων λόγων όταν το ανθρώπινο σώμα έρχεται σε επαφή με ηλεκτρονικά προϊόντα. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τις στατιστικές υγρασίας αέρα ορισμένων περιοχών σε διαφορετικούς μήνες του έτους. Μπορεί να φανεί από το σχήμα ότι ο Lasvegas έχει τη μικρότερη υγρασία καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους. Τα ηλεκτρονικά προϊόντα σε αυτόν τον τομέα θα πρέπει να δώσουν ιδιαίτερη προσοχή στην προστασία ESD.

Οι συνθήκες υγρασίας είναι διαφορετικές σε διάφορα μέρη του κόσμου, αλλά ταυτόχρονα σε μια περιοχή, εάν η υγρασία του αέρα δεν είναι η ίδια, η στατική ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται είναι επίσης διαφορετική. Ο παρακάτω πίνακας είναι τα συλλεγόμενα δεδομένα, από τα οποία μπορεί να φανεί ότι η στατική ηλεκτρική ενέργεια αυξάνεται καθώς η υγρασία του αέρα μειώνεται. Αυτό εξηγεί έμμεσα τον λόγο για τον οποίο οι στατικές σπινθήρες που παράγονται όταν βγάζουν το πουλόβερ στο βόρειο χειμώνα είναι πολύ μεγάλες. «

Δεδομένου ότι η στατική ηλεκτρική ενέργεια είναι ένας τόσο μεγάλος κίνδυνος, πώς μπορούμε να την προστατεύσουμε; Κατά το σχεδιασμό της ηλεκτροστατικής προστασίας, συνήθως το χωρίζουμε σε τρία βήματα: εμποδίζουμε τις εξωτερικές χρεώσεις να ρέουν στον πίνακα κυκλωμάτων και να προκαλέσουν ζημιά. να αποτρέψει τα εξωτερικά μαγνητικά πεδία να καταστρέψουν την πλακέτα κυκλώματος. Αποτρέψτε τη ζημιά από τα ηλεκτροστατικά πεδία.

Στην πραγματική σχεδίαση κυκλώματος, θα χρησιμοποιήσουμε μία ή περισσότερες από τις ακόλουθες μεθόδους για την ηλεκτροστατική προστασία:

1

Διόδες χιονοστιβάδας για ηλεκτροστατική προστασία
Αυτή είναι επίσης μια μέθοδος που χρησιμοποιείται συχνά στο σχεδιασμό. Μια τυπική προσέγγιση είναι η σύνδεση μιας δίοδοι χιονοστιβάδας στο έδαφος παράλληλα στη γραμμή σήματος κλειδιού. Αυτή η μέθοδος είναι να χρησιμοποιηθεί η δίοδος της χιονοστιβάδας για να ανταποκριθεί γρήγορα και να έχει τη δυνατότητα να σταθεροποιήσει τη σύσφιξη, η οποία μπορεί να καταναλώσει τη συμπυκνωμένη υψηλή τάση σε σύντομο χρονικό διάστημα για να προστατεύσει την πλακέτα κυκλώματος.

2

Χρησιμοποιήστε πυκνωτές υψηλής τάσης για προστασία κυκλώματος
Σε αυτή την προσέγγιση, οι κεραμικοί πυκνωτές με τάση αντοχής τουλάχιστον 1,5kV τοποθετούνται συνήθως στη σύνδεση I/O ή στη θέση του βασικού σήματος και η γραμμή σύνδεσης είναι όσο το δυνατόν συντομότερη προκειμένου να μειωθεί η επαγωγή της γραμμής σύνδεσης. Εάν χρησιμοποιείται ένας πυκνωτής με χαμηλή τάση αντοχής, θα προκαλέσει βλάβη στον πυκνωτή και θα χάσει την προστασία του.

3

Χρησιμοποιήστε χάντρες φερρίτη για προστασία κυκλώματος
Τα σφαιρίδια φερρίτης μπορούν να εξασθενήσουν πολύ καλά το ESD και μπορούν επίσης να καταστείλουν την ακτινοβολία. Όταν αντιμετωπίζετε δύο προβλήματα, ένα σφαιρίδιο φερρίτη είναι μια πολύ καλή επιλογή.

4

Μέθοδος Spark Gap
Αυτή η μέθοδος φαίνεται σε ένα κομμάτι υλικού. Η συγκεκριμένη μέθοδος είναι η χρήση τριγωνικού χαλκού με τις άκρες να ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους στο στρώμα της γραμμής μικροσφαιριδίων που αποτελείται από χαλκό. Το ένα άκρο του τριγωνικού χαλκού συνδέεται με τη γραμμή σήματος και το άλλο είναι ο τριγωνικός χαλκός. Συνδεθείτε στο έδαφος. Όταν υπάρχει στατική ηλεκτρική ενέργεια, θα παράγει απότομη απόρριψη και θα καταναλώνει ηλεκτρική ενέργεια.

5

Χρησιμοποιήστε τη μέθοδο φίλτρου LC για να προστατεύσετε το κύκλωμα
Το φίλτρο που αποτελείται από LC μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη στατική ηλεκτρική ενέργεια υψηλής συχνότητας από την είσοδο στο κύκλωμα. Η επαγωγική αντίδραση που χαρακτηρίζει τον επαγωγέα είναι καλό στην αναστολή της ESD υψηλής συχνότητας από την είσοδο στο κύκλωμα, ενώ ο πυκνωτής απογοητεύει την ενέργεια υψηλής συχνότητας του ESD στο έδαφος. Ταυτόχρονα, αυτός ο τύπος φίλτρου μπορεί επίσης να εξομαλύνει την άκρη του σήματος και να μειώσει το αποτέλεσμα RF και η απόδοση έχει βελτιωθεί περαιτέρω από την άποψη της ακεραιότητας του σήματος.

6

Multilayer Board για προστασία ESD
Όταν τα κεφάλαια επιτρέπουν, η επιλογή ενός πίνακα πολλαπλών στρώσεων είναι επίσης ένα αποτελεσματικό μέσο για την πρόληψη της ESD. Στο πλαίσιο πολλαπλών στρώσεων, επειδή υπάρχει ένα πλήρες επίπεδο γείωσης κοντά στο ίχνος, αυτό μπορεί να κάνει το ζευγάρι ESD στο επίπεδο χαμηλής σύνθετης αντίστασης πιο γρήγορα και στη συνέχεια να προστατεύσει το ρόλο των βασικών σημάτων.

7

Μέθοδος αφήνοντας μια προστατευτική ζώνη στην περιφέρεια του νόμου περί προστασίας του πίνακα κυκλωμάτων
Αυτή η μέθοδος συνήθως είναι να σχεδιάζουμε ίχνη γύρω από την πλακέτα κυκλώματος χωρίς στρώμα συγκόλλησης. Όταν επιτρέπουν οι συνθήκες, συνδέστε το ίχνος με το περίβλημα. Ταυτόχρονα, πρέπει να σημειωθεί ότι το ίχνος δεν μπορεί να σχηματίσει έναν κλειστό βρόχο, έτσι ώστε να μην σχηματίσει μια κεραία βρόχου και να προκαλέσει μεγαλύτερο πρόβλημα.

8

Χρησιμοποιήστε συσκευές CMOS ή συσκευές TTL με διόδους σύσφιξης για προστασία κυκλώματος
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί την αρχή της απομόνωσης για την προστασία της πλακέτας κυκλώματος. Επειδή αυτές οι συσκευές προστατεύονται από διόδους σύσφιξης, η πολυπλοκότητα του σχεδιασμού μειώνεται στον πραγματικό σχεδιασμό κυκλώματος.

9

Χρησιμοποιήστε πυκνωτές αποσύνδεσης
Αυτοί οι πυκνωτές αποσύνδεσης πρέπει να έχουν χαμηλές τιμές ESL και ESR. Για την ESD χαμηλής συχνότητας, οι πυκνωτές αποσύνδεσης μειώνουν την περιοχή του βρόχου. Λόγω της επίδρασης του ESL, η λειτουργία του ηλεκτρολύτη εξασθενεί, η οποία μπορεί να φιλτράρει την ενέργεια υψηλής συχνότητας. .

Εν ολίγοις, αν και το ESD είναι τρομερό και μπορεί ακόμη και να φέρει σοβαρές συνέπειες, αλλά μόνο με την προστασία της ισχύος και των γραμμών σήματος στο κύκλωμα μπορεί να εμποδίσει αποτελεσματικά το ρεύμα ESD να ρέει στο PCB. Μεταξύ αυτών, το αφεντικό μου είπε συχνά ότι "μια καλή γείωση ενός συμβουλίου είναι ο βασιλιάς". Ελπίζω ότι αυτή η πρόταση μπορεί επίσης να σας φέρει το αποτέλεσμα του σπασίματος του φεγγίτη.