از نتایج آزمایش محصولات مختلف، مشخص می شود که این ESD یک آزمایش بسیار مهم است: اگر برد مدار به خوبی طراحی نشده باشد، هنگامی که الکتریسیته ساکن وارد می شود، باعث خرابی محصول یا حتی آسیب به قطعات می شود. در گذشته فقط متوجه بودم که ESD به قطعات آسیب می رساند، اما انتظار نداشتم به محصولات الکترونیکی توجه کافی داشته باشم.

ESD همان چیزی است که ما اغلب آن را تخلیه الکترواستاتیک می نامیم. از دانش آموخته شده می توان فهمید که الکتریسیته ساکن یک پدیده طبیعی است که معمولاً از طریق تماس، اصطکاک، القاء بین وسایل برقی و غیره ایجاد می شود و با تجمع طولانی مدت و ولتاژ بالا (می تواند هزاران ولت تولید کند) مشخص می شود. یا حتی ده ها هزار ولت الکتریسیته ساکن))، توان کم، جریان کم و زمان عمل کوتاه. برای محصولات الکترونیکی، اگر طراحی ESD به خوبی طراحی نشده باشد، عملکرد محصولات الکترونیکی و الکتریکی اغلب ناپایدار یا حتی آسیب دیده است.

هنگام انجام تست تخلیه ESD معمولا از دو روش استفاده می شود: تخلیه تماسی و تخلیه هوا.

تخلیه تماسی برای تخلیه مستقیم تجهیزات تحت آزمایش است. تخلیه هوا را تخلیه غیرمستقیم نیز می نامند که از جفت شدن یک میدان مغناطیسی قوی به حلقه های جریان مجاور ایجاد می شود. ولتاژ تست برای این دو تست به طور کلی 2KV-8KV است و الزامات در مناطق مختلف متفاوت است. بنابراین، قبل از طراحی، ابتدا باید بازار محصول را مشخص کنیم.

دو حالت فوق تست های اساسی برای محصولات الکترونیکی هستند که به دلیل برق دار شدن بدن انسان یا دلایل دیگر هنگام تماس بدن انسان با محصولات الکترونیکی نمی توانند کار کنند. شکل زیر آمار رطوبت هوای برخی مناطق را در ماه های مختلف سال نشان می دهد. از شکل می توان دریافت که لاسوگاس کمترین رطوبت را در طول سال دارد. محصولات الکترونیکی در این زمینه باید به حفاظت ESD توجه ویژه ای داشته باشند.

شرایط رطوبت در نقاط مختلف جهان متفاوت است، اما در عین حال در یک منطقه، اگر رطوبت هوا یکسان نباشد، الکتریسیته ساکن تولید شده نیز متفاوت است. جدول زیر داده های جمع آوری شده است که از آن مشاهده می شود که با کاهش رطوبت هوا، الکتریسیته ساکن افزایش می یابد. این همچنین به طور غیرمستقیم دلیل این را توضیح می دهد که چرا جرقه های ساکن هنگام درآوردن ژاکت در زمستان شمالی بسیار زیاد است. "

از آنجایی که الکتریسیته ساکن یک خطر بزرگ است، چگونه می توانیم از آن محافظت کنیم؟ هنگام طراحی حفاظت الکترواستاتیک، ما معمولاً آن را به سه مرحله تقسیم می کنیم: جلوگیری از سرازیر شدن بارهای خارجی به صفحه مدار و ایجاد آسیب. جلوگیری از آسیب میدان های مغناطیسی خارجی به برد مدار؛ جلوگیری از آسیب میدان های الکترواستاتیک

در طراحی واقعی مدار، ما از یک یا چند روش زیر برای حفاظت الکترواستاتیک استفاده خواهیم کرد:

1

دیودهای بهمنی برای حفاظت الکترواستاتیک
این نیز روشی است که اغلب در طراحی استفاده می شود. یک روش معمولی اتصال یک دیود بهمنی به زمین به صورت موازی در خط سیگنال کلیدی است. این روش استفاده از دیود بهمنی برای پاسخ سریع و داشتن قابلیت تثبیت گیره است که می تواند ولتاژ بالا متمرکز را در مدت زمان کوتاهی برای محافظت از برد مدار مصرف کند.

2

از خازن های ولتاژ بالا برای حفاظت مدار استفاده کنید
در این روش، خازن های سرامیکی با ولتاژ تحمل حداقل 1.5 کیلو ولت معمولاً در کانکتور ورودی/خروجی یا موقعیت سیگنال کلید قرار می گیرند و خط اتصال تا حد امکان کوتاه است تا اندوکتانس اتصال کاهش یابد. خط اگر از خازن با ولتاژ مقاومت پایین استفاده شود، باعث آسیب به خازن و از دست دادن حفاظت خود می شود.

3

از مهره های فریت برای حفاظت مدار استفاده کنید
دانه های فریت می توانند جریان ESD را به خوبی کاهش دهند و همچنین می توانند تشعشعات را سرکوب کنند. هنگامی که با دو مشکل مواجه می شوید، یک مهره فریت انتخاب بسیار خوبی است.

4

روش شکاف جرقه
این روش در یک قطعه مواد دیده می شود. روش خاص استفاده از مس مثلثی با نوک های همتراز با یکدیگر بر روی لایه خط میکرواستریپ متشکل از مس است. یک سر مس مثلثی به خط سیگنال متصل است و سر دیگر مس مثلثی شکل است. به زمین وصل کنید. هنگامی که الکتریسیته ساکن وجود داشته باشد، تخلیه شدید تولید می کند و انرژی الکتریکی را مصرف می کند.

5

برای محافظت از مدار از روش فیلتر LC استفاده کنید
فیلتر متشکل از LC می تواند به طور موثر الکتریسیته ساکن فرکانس بالا را از ورود به مدار کاهش دهد. ویژگی راکتانس القایی سلف در ممانعت از ورود ESD فرکانس بالا به مدار خوب است، در حالی که خازن انرژی فرکانس بالای ESD را به زمین منتقل می کند. در عین حال، این نوع فیلتر همچنین می تواند لبه سیگنال را صاف کند و اثر RF را کاهش دهد و عملکرد از نظر یکپارچگی سیگنال بهبود بیشتری یافته است.

6

برد چند لایه برای حفاظت ESD
هنگامی که بودجه اجازه می دهد، انتخاب یک تخته چند لایه نیز ابزاری موثر برای جلوگیری از ESD است. در برد چند لایه، به دلیل اینکه یک صفحه زمین کامل نزدیک به ردیابی وجود دارد، این می تواند زوج ESD را سریعتر به صفحه امپدانس کم برساند و سپس از نقش سیگنال های کلیدی محافظت کند.

7

روش گذاشتن باند محافظ در حاشیه قانون حفاظت برد مدار
این روش معمولاً برای کشیدن ردهایی در اطراف صفحه مدار بدون لایه جوش است. هنگامی که شرایط اجازه می دهد، ردیابی را به محفظه متصل کنید. در عین حال، باید توجه داشت که ردیابی نمی تواند یک حلقه بسته تشکیل دهد تا یک آنتن حلقه تشکیل نشود و باعث دردسر بیشتر نشود.

8

از دستگاه های CMOS یا دستگاه های TTL با دیودهای گیره برای محافظت از مدار استفاده کنید
این روش از اصل ایزوله برای محافظت از برد مدار استفاده می کند. از آنجا که این دستگاه ها توسط دیودهای گیره محافظت می شوند، پیچیدگی طراحی در طراحی مدار واقعی کاهش می یابد.

9

از خازن های جداکننده استفاده کنید
این خازن های جداکننده باید مقادیر ESL و ESR پایینی داشته باشند. برای ESD فرکانس پایین، خازن‌های جداکننده سطح حلقه را کاهش می‌دهند. به دلیل تأثیر ESL آن، عملکرد الکترولیت ضعیف می شود، که می تواند انرژی فرکانس بالا را بهتر فیلتر کند. .

به طور خلاصه، اگرچه ESD وحشتناک است و حتی می تواند عواقب جدی به همراه داشته باشد، اما تنها با محافظت از خطوط برق و سیگنال در مدار می توان به طور موثری از جریان ESD به PCB جلوگیری کرد. در میان آنها، رئیس من اغلب می گفت که "زمینه خوب یک تخته پادشاه است". امیدوارم این جمله بتواند تاثیر شکستن نورگیر را نیز برای شما به ارمغان بیاورد.