A partir de los resultados de las pruebas de diferentes productos, se encuentra que este ESD es una prueba muy importante: si la placa de circuito no está bien diseñada, cuando se introduce electricidad estática, hará que el producto se estrella o incluso dañe los componentes. En el pasado, solo noté que ESD dañaría los componentes, pero no esperaba prestar suficiente atención a los productos electrónicos.
La ESD es lo que a menudo llamamos descarga electroestática. Según el conocimiento aprendido, se puede saber que la electricidad estática es un fenómeno natural, que generalmente se genera a través del contacto, la fricción, la inducción entre los electrodomésticos, etc. Se caracteriza por la acumulación a largo plazo y la alta tensión (puede generar miles de voltios o incluso decenas de miles de voltios de electricidad estática), baja potencia, baja corriente y tiempo de acción corta. Para los productos electrónicos, si el diseño de ESD no está bien diseñado, la operación de los productos electrónicos y eléctricos a menudo es inestable o incluso daña.
Por lo general, se usan dos métodos al realizar pruebas de descarga de ESD: descarga de contacto y descarga de aire.
La descarga de contacto es descargar directamente el equipo bajo prueba; La descarga del aire también se llama descarga indirecta, que se genera mediante el acoplamiento de un campo magnético fuerte a los bucles de corriente adyacentes. El voltaje de prueba para estas dos pruebas es generalmente de 2 kV-8kV, y los requisitos son diferentes en diferentes regiones. Por lo tanto, antes de diseñar, primero debemos resolver el mercado para el producto.
Las dos situaciones anteriores son pruebas básicas para productos electrónicos que no pueden funcionar debido a la electrificación del cuerpo humano u otras razones cuando el cuerpo humano entra en contacto con productos electrónicos. La siguiente figura muestra las estadísticas de humedad del aire de algunas regiones en diferentes meses del año. Se puede ver en la figura que Lasvegas tiene la menor humedad durante todo el año. Los productos electrónicos en esta área deben prestar especial atención a la protección de ESD.
Las condiciones de humedad son diferentes en diferentes partes del mundo, pero al mismo tiempo en una región, si la humedad del aire no es la misma, la electricidad estática generada también es diferente. La siguiente tabla son los datos recopilados, de los cuales se puede ver que la electricidad estática aumenta a medida que disminuye la humedad del aire. Esto también explica indirectamente la razón por la cual las chispas estáticas generadas cuando se quitan el suéter en el invierno norte son muy grandes. "
Dado que la electricidad estática es un gran peligro, ¿cómo podemos protegerlo? Al diseñar protección electrostática, generalmente la dividimos en tres pasos: evitar que las cargas externas fluyan hacia la placa de circuito y causen daños; evitar que los campos magnéticos externos dañen la placa de circuito; evitar daños por los campos electrostáticos.
En el diseño real del circuito, utilizaremos uno o más de los siguientes métodos para la protección electrostática:
1
Diodos de avalancha para protección electrostática
Este también es un método que se usa a menudo en el diseño. Un enfoque típico es conectar un diodo de avalancha al suelo en paralelo en la línea de señal clave. Este método es usar el diodo de avalancha para responder rápidamente y tener la capacidad de estabilizar la sujeción, lo que puede consumir el alto voltaje concentrado en poco tiempo para proteger la placa de circuito.
2
Use condensadores de alto voltaje para la protección del circuito
En este enfoque, los condensadores de cerámica con un voltaje de soporte de al menos 1.5kV generalmente se colocan en el conector de E/S o la posición de la señal clave, y la línea de conexión es lo más corta posible para reducir la inductancia de la línea de conexión. Si se utiliza un condensador con bajo voltaje de soporte, causará daños al condensador y perderá su protección.
3
Use cuentas de ferrita para la protección del circuito
Las cuentas de ferrita pueden atenuar muy bien la corriente de ESD, y también pueden suprimir la radiación. Cuando se enfrenta a dos problemas, una cuenta de ferrita es una muy buena opción.
4
Método de brecha de chispa
Este método se ve en una pieza de material. El método específico es usar cobre triangular con las puntas alineadas entre sí en la capa de línea microstrip compuesta de cobre. Un extremo del cobre triangular está conectado a la línea de señal, y el otro es el cobre triangular. Conectarse al suelo. Cuando hay electricidad estática, producirá una descarga aguda y consumirá energía eléctrica.
5
Use el método de filtro LC para proteger el circuito
El filtro compuesto por LC puede reducir efectivamente la electricidad estática de alta frecuencia para ingresar al circuito. La característica de reactancia inductiva del inductor es bueno para inhibir la ESD de alta frecuencia que ingresan al circuito, mientras que el condensador desvía la energía de alta frecuencia de ESD al suelo. Al mismo tiempo, este tipo de filtro también puede suavizar el borde de la señal y reducir el efecto de RF, y el rendimiento se ha mejorado aún más en términos de integridad de la señal.
6
Junta de múltiples capas para protección de ESD
Cuando los fondos lo permiten, elegir una placa multicapa también es un medio efectivo para prevenir la ESD. En la placa de múltiples capas, debido a que hay un plano de tierra completo cerca de la traza, esto puede hacer que la pareja de ESD al plano de baja impedancia sea más rápidamente y luego proteger el papel de las señales clave.
7
Método de dejar una banda protectora en la periferia de la Ley de Protección de la Junta de Circuito
Este método suele dibujar trazas alrededor de la placa de circuito sin capa de soldadura. Cuando las condiciones lo permitan, conecte el rastro a la carcasa. Al mismo tiempo, debe tenerse en cuenta que la traza no puede formar un circuito cerrado, para no formar una antena de bucle y causar mayores problemas.
8
Use dispositivos CMOS o dispositivos TTL con diodos de sujeción para la protección del circuito
Este método utiliza el principio de aislamiento para proteger la placa de circuito. Debido a que estos dispositivos están protegidos por los diodos de sujeción, la complejidad del diseño se reduce en el diseño real del circuito.
9
Use condensadores de desacoplamiento
Estos condensadores de desacoplamiento deben tener valores bajos de ESL y ESR. Para ESD de baja frecuencia, los condensadores de desacoplamiento reducen el área de bucle. Debido al efecto de su ESL, la función electrolítica se debilita, lo que puede filtrar mejor la energía de alta frecuencia. .
En resumen, aunque la ESD es terrible e incluso puede generar graves consecuencias, pero solo protegiendo la potencia y las líneas de señal en el circuito pueden evitar que la corriente de ESD fluya hacia la PCB. Entre ellos, mi jefe a menudo dijo que "una buena base de una tabla es el rey". Espero que esta oración también pueda traerte el efecto de romper el tragalucía.