Dai risultati dei test di diversi prodotti, si è riscontrato che questo ESD è un test molto importante: se il circuito stampato non è ben progettato, quando viene introdotta elettricità statica, ciò causerà il crash del prodotto o addirittura danneggerà i componenti. In passato avevo notato solo che le scariche elettrostatiche danneggiavano i componenti, ma non mi aspettavo di prestare sufficiente attenzione ai prodotti elettronici.

L'ESD è ciò che spesso chiamiamo scarica elettrostatica. Dalle conoscenze apprese si può sapere che l'elettricità statica è un fenomeno naturale, che di solito si genera attraverso il contatto, l'attrito, l'induzione tra apparecchi elettrici, ecc. È caratterizzato da accumulo a lungo termine e alta tensione (può generare migliaia di volt o anche decine di migliaia di volt di elettricità statica) ), bassa potenza, bassa corrente e breve tempo di azione. Per i prodotti elettronici, se la progettazione ESD non è ben progettata, il funzionamento dei prodotti elettronici ed elettrici è spesso instabile o addirittura danneggiato.

Solitamente vengono utilizzati due metodi quando si eseguono test di scarica ESD: scarica per contatto e scarica per aria.

La scarica a contatto consiste nello scaricare direttamente l'apparecchiatura in prova; la scarica dell'aria è detta anche scarica indiretta, ed è generata dall'accoppiamento di un forte campo magnetico con circuiti di corrente adiacenti. La tensione di prova per questi due test è generalmente 2KV-8KV e i requisiti sono diversi nelle diverse regioni. Pertanto, prima di progettare, dobbiamo prima capire il mercato del prodotto.

Le due situazioni precedenti sono test di base per prodotti elettronici che non possono funzionare a causa dell'elettrificazione del corpo umano o per altri motivi per cui il corpo umano entra in contatto con prodotti elettronici. La figura seguente mostra le statistiche sull'umidità dell'aria di alcune regioni in diversi mesi dell'anno. Dalla figura si può vedere che Lasvegas ha la minore umidità durante tutto l'anno. I prodotti elettronici in quest'area dovrebbero prestare particolare attenzione alla protezione ESD.

Le condizioni di umidità sono diverse nelle diverse parti del mondo, ma allo stesso tempo in una regione, se l'umidità dell'aria non è la stessa, anche l'elettricità statica generata è diversa. La tabella seguente riporta i dati raccolti, dai quali si può vedere che l'elettricità statica aumenta al diminuire dell'umidità dell'aria. Ciò spiega indirettamente anche il motivo per cui le scintille statiche che si generano quando si toglie il maglione nell'inverno settentrionale sono molto grandi. “

Dato che l’elettricità statica è un grave pericolo, come possiamo proteggerla? Quando progettiamo la protezione elettrostatica, solitamente la dividiamo in tre fasi: impedire che le cariche esterne penetrino nel circuito e causino danni; evitare che i campi magnetici esterni danneggino il circuito; prevenire danni da campi elettrostatici.

Nella progettazione vera e propria del circuito, utilizzeremo uno o più dei seguenti metodi per la protezione elettrostatica:

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Diodi a valanga per la protezione elettrostatica
Questo è anche un metodo spesso utilizzato nel design. Un approccio tipico è quello di collegare un diodo a valanga a terra in parallelo sulla linea del segnale chiave. Questo metodo consiste nell'utilizzare il diodo a valanga per rispondere rapidamente e avere la capacità di stabilizzare il bloccaggio, che può consumare l'alta tensione concentrata in breve tempo per proteggere il circuito.

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Utilizzare condensatori ad alta tensione per la protezione del circuito
In questo approccio, i condensatori ceramici con una tensione di tenuta di almeno 1,5 KV vengono solitamente posizionati nel connettore I/O o nella posizione del segnale chiave e la linea di connessione è la più corta possibile per ridurre l'induttanza della connessione. linea. Se viene utilizzato un condensatore con una bassa tensione di tenuta, il condensatore verrà danneggiato e perderà la sua protezione.

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Utilizzare perline di ferrite per la protezione del circuito
Le sfere di ferrite possono attenuare molto bene la corrente ESD e possono anche sopprimere le radiazioni. Di fronte a due problemi, una perla di ferrite è un'ottima scelta.

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Metodo dello spinterometro
Questo metodo è visto in un pezzo di materiale. Il metodo specifico consiste nell'utilizzare rame triangolare con le punte allineate tra loro sullo strato di linea della microstriscia composto da rame. Un'estremità del rame triangolare è collegata alla linea del segnale e l'altra è il rame triangolare. Connettersi a terra. Quando è presente elettricità statica, produrrà una scarica improvvisa e consumerà energia elettrica.

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Utilizzare il metodo del filtro LC per proteggere il circuito
Il filtro composto da LC può ridurre efficacemente l'elettricità statica ad alta frequenza che entra nel circuito. La caratteristica di reattanza induttiva dell'induttore è efficace nell'inibire l'ingresso nel circuito di scariche elettrostatiche ad alta frequenza, mentre il condensatore devia l'energia ad alta frequenza delle scariche elettrostatiche verso terra. Allo stesso tempo, questo tipo di filtro può anche smussare i bordi del segnale e ridurre l'effetto RF, e le prestazioni sono state ulteriormente migliorate in termini di integrità del segnale.

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Scheda multistrato per protezione ESD
Quando i fondi lo consentono, anche la scelta di un pannello multistrato è un mezzo efficace per prevenire l’ESD. Nella scheda multistrato, poiché è presente un piano di massa completo vicino alla traccia, ciò può far accoppiare l'ESD al piano a bassa impedenza più rapidamente, proteggendo quindi il ruolo dei segnali chiave.

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Metodo per lasciare una fascia protettiva alla periferia della legge sulla protezione del circuito
Questo metodo consiste solitamente nel tracciare tracce attorno al circuito senza strato di saldatura. Quando le condizioni lo consentono, collegare la traccia all'alloggiamento. Allo stesso tempo, va notato che la traccia non può formare un anello chiuso, per non formare un'antenna ad anello e causare maggiori problemi.

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Utilizzare dispositivi CMOS o dispositivi TTL con diodi di bloccaggio per la protezione del circuito
Questo metodo utilizza il principio dell'isolamento per proteggere il circuito. Poiché questi dispositivi sono protetti da diodi di bloccaggio, la complessità del progetto è ridotta nella progettazione del circuito vero e proprio.

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Utilizzare condensatori di disaccoppiamento
Questi condensatori di disaccoppiamento devono avere valori ESL ed ESR bassi. Per le ESD a bassa frequenza, i condensatori di disaccoppiamento riducono l'area del loop. A causa dell'effetto della sua ESL, la funzione elettrolitica è indebolita, il che può filtrare meglio l'energia ad alta frequenza. .

In breve, anche se l'ESD è terribile e può portare anche a gravi conseguenze, solo proteggendo le linee di alimentazione e di segnale sul circuito è possibile impedire efficacemente alla corrente ESD di fluire nel PCB. Tra questi, il mio capo diceva spesso che “una buona base di un consiglio di amministrazione è il re”. Spero che questa frase possa portarti anche l'effetto di rompere il lucernario.