Από τα αποτελέσματα των δοκιμών διαφορετικών προϊόντων, διαπιστώθηκε ότι αυτή η ESD είναι μια πολύ σημαντική δοκιμή: εάν η πλακέτα κυκλώματος δεν είναι καλά σχεδιασμένη, όταν εισάγεται στατικός ηλεκτρισμός, θα προκαλέσει τη συντριβή του προϊόντος ή ακόμη και την καταστροφή των εξαρτημάτων. Στο παρελθόν, παρατήρησα μόνο ότι το ESD θα καταστρέψει τα εξαρτήματα, αλλά δεν περίμενα να δώσω αρκετή προσοχή στα ηλεκτρονικά προϊόντα.

Η ESD είναι αυτό που συχνά ονομάζουμε Ηλεκτροστατική εκκένωση. Από τη γνώση που αποκτήθηκε, μπορεί να γίνει γνωστό ότι ο στατικός ηλεκτρισμός είναι ένα φυσικό φαινόμενο, το οποίο συνήθως παράγεται μέσω επαφής, τριβής, επαγωγής μεταξύ ηλεκτρικών συσκευών κ.λπ. Χαρακτηρίζεται από μακροχρόνια συσσώρευση και υψηλή τάση (μπορεί να δημιουργήσει χιλιάδες βολτ ή ακόμα και δεκάδες χιλιάδες βολτ στατικού ηλεκτρισμού) ), χαμηλή ισχύ, χαμηλό ρεύμα και σύντομο χρόνο δράσης. Για ηλεκτρονικά προϊόντα, εάν η σχεδίαση ESD δεν είναι καλά σχεδιασμένη, η λειτουργία των ηλεκτρονικών και ηλεκτρικών προϊόντων είναι συχνά ασταθής ή ακόμη και κατεστραμμένη.

Συνήθως χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι όταν γίνονται δοκιμές εκκένωσης ESD: εκκένωση επαφής και εκκένωση αέρα.

Η εκκένωση επαφής είναι η απευθείας εκφόρτιση του υπό δοκιμή εξοπλισμού. Η εκκένωση αέρα ονομάζεται επίσης έμμεση εκκένωση, η οποία δημιουργείται 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. Επομένως, πριν σχεδιάσουμε, 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 του ανθρώπινου σώματος ή άλλων λόγων όταν το ανθρώπινο σώμα έρχεται σε επαφή με ηλεκτρονικά προϊόντα. Το παρακάτω σχήμα δείχνει τα στατιστικά στοιχεία της υγρασίας του αέρα σε ορισμένες περιοχές σε διαφορετικούς μήνες του έτους. Από το σχήμα φαίνεται ότι ο Lasvegas έχει τη λιγότερη υγρασία καθ' όλη τη διάρκεια του έτους. Τα ηλεκτρονικά προϊόντα σε αυτόν τον τομέα θα πρέπει να δίνουν 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, ο στατικός ηλεκτρισμός που παράγεται είναι επίσης διαφορετικός. Ο παρακάτω πίνακας είναι τα δεδομένα που συλλέχθηκαν, από τα οποία φαίνεται ότι ο στατικός ηλεκτρισμός αυξάνεται όσο μειώνεται η υγρασία του αέρα. Αυτό εξηγεί επίσης έμμεσα τον λόγο για τον οποίο οι στατικοί σπινθήρες που δημιουργούνται όταν βγάζετε το πουλόβερ το βόρειο χειμώνα είναι πολύ μεγάλοι. "

Εφόσον ο στατικός ηλεκτρισμός είναι τόσο μεγάλος κίνδυνος, πώς μπορούμε να τον προστατεύσουμε; Κατά το σχεδιασμό της ηλεκτροστατικής προστασίας, συνήθως τη χωρίζουμε σε τρία βήματα: αποτρέπουμε τη ροή εξωτερικών φορτίων στην πλακέτα κυκλώματος και πρόκληση ζημιάς. αποτρέψτε τα εξωτερικά μαγνητικά πεδία να καταστρέψουν την πλακέτα κυκλώματος. αποφυγή ζημιών από ηλεκτροστατικά πεδία.

Στον πραγματικό σχεδιασμό κυκλώματος, θα χρησιμοποιήσουμε μία ή περισσότερες από τις ακόλουθες μεθόδους για ηλεκτροστατική προστασία:

1

Δίοδοι χιονοστιβάδας για ηλεκτροστατική προστασία
Αυτή είναι επίσης μια μέθοδος που χρησιμοποιείται συχνά στο σχεδιασμό. Μια τυπική προσέγγιση είναι η σύνδεση μιας διόδου χιονοστιβάδας στο έδαφος παράλληλα στη γραμμή σήματος κλειδιού. Αυτή η μέθοδος είναι να χρησιμοποιήσετε τη δίοδο χιονοστιβάδας για να ανταποκριθεί γρήγορα και να έχει την ικανότητα να σταθεροποιεί τη σύσφιξη, η οποία μπορεί να καταναλώσει τη συγκεντρωμένη υψηλή τάση σε σύντομο χρονικό διάστημα για να προστατεύσει την πλακέτα κυκλώματος.

2

Χρησιμοποιήστε πυκνωτές υψηλής τάσης για προστασία κυκλώματος
Σε αυτήν την προσέγγιση, κεραμικοί πυκνωτές με τάση αντοχής τουλάχιστον 1,5 KV τοποθετούνται συνήθως στον σύνδεσμο I/O ή στη θέση του σήματος κλειδιού και η γραμμή σύνδεσης είναι όσο το δυνατόν πιο σύντομη προκειμένου να μειωθεί η επαγωγή της σύνδεσης γραμμή. Εάν χρησιμοποιηθεί πυκνωτής με χαμηλή τάση αντοχής, θα προκαλέσει βλάβη στον πυκνωτή και θα χάσει την προστασία του.

3

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

4

Μέθοδος κενού σπινθήρα
Αυτή η μέθοδος φαίνεται σε ένα κομμάτι υλικού. Η συγκεκριμένη μέθοδος είναι η χρήση τριγωνικού χαλκού με τις άκρες ευθυγραμμισμένες μεταξύ τους στο στρώμα γραμμής μικρολωρίδων που αποτελείται από χαλκό. Το ένα άκρο του τριγωνικού χαλκού συνδέεται με τη γραμμή σήματος και το άλλο είναι ο τριγωνικός χαλκός. Συνδέστε στο έδαφος. Όταν υπάρχει στατικός ηλεκτρισμός, θα παράγει απότομη εκφόρτιση 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 τον στατικό ηλεκτρισμό υψηλής συχνότητας από την είσοδο στο κύκλωμα. Το χαρακτηριστικό επαγωγικής αντίδρασης του επαγωγέα είναι καλό στην αναστολή της ESD υψηλής συχνότητας από την είσοδο στο κύκλωμα, ενώ ο πυκνωτής μεταφέρει 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 φαινόμενο RF και η απόδοση έχει βελτιωθεί περαιτέρω όσον αφορά την ακεραιότητα του σήματος.

6

Πολυστρωματική πλακέτα για προστασία ESD
Όταν το επιτρέπουν τα κεφάλαια, η επιλογή μιας πολυστρωματικής σανίδας είναι επίσης ένα αποτελεσματικό μέσο για την πρόληψη της ESD. Στην πλακέτα πολλαπλών επιπέδων, επειδή υπάρχει ένα πλήρες επίπεδο γείωσης κοντά στο ίχνος, αυτό μπορεί να κάνει το ζεύγος ESD στο επίπεδο χαμηλής σύνθετης αντίστασης πιο γρήγορα και στη συνέχεια να προστατεύσει τον ρόλο των βασικών σημάτων.

7

Μέθοδος αφήνοντας προστατευτική ζώνη στην περιφέρεια του νόμου προστασίας της πλακέτας κυκλώματος
Αυτή η μέθοδος είναι συνήθως η σχεδίαση ιχνών γύρω από την πλακέτα κυκλώματος χωρίς στρώμα συγκόλλησης. Όταν το επιτρέπουν οι συνθήκες, συνδέστε το ίχνος στο περίβλημα. Ταυτόχρονα, πρέπει να σημειωθεί ότι το ίχνος δεν μπορεί να σχηματίσει κλειστό βρόχο, ώστε να μην σχηματιστεί 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 του κυκλώματος.

9

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

Εν ολίγοις, αν και το ESD είναι τρομερό και μπορεί να έχει ακόμη και σοβαρές συνέπειες, αλλά μόνο με την προστασία των γραμμών τροφοδοσίας και σήματος στο κύκλωμα μπορεί αποτελεσματικά να αποτρέψει τη ροή του ρεύματος ESD στο PCB. Μεταξύ αυτών, το αφεντικό μου έλεγε συχνά ότι «η καλή γείωση μιας σανίδας είναι ο βασιλιάς». Ελπίζω ότι αυτή η φράση μπορεί επίσης να σας φέρει το αποτέλεσμα να σπάσετε τον φεγγίτη.