מתוצאות הבדיקה של מוצרים שונים, נמצא כי ESD זה הוא מבחן חשוב מאוד: אם לוח המעגל אינו מעוצב היטב, כאשר מוצג חשמל סטטי, הוא יגרום למוצר להתרסק או אפילו לפגוע ברכיבים. בעבר שמתי לב שרק ESD יפגע ברכיבים, אבל לא ציפיתי לשים לב מספיק למוצרים אלקטרוניים.

ESD הוא מה שאנו מכנים לעתים קרובות פריקה אלקטרונית סטטית. מהידע המלומד, ניתן לדעת כי חשמל סטטי הוא תופעה טבעית, אשר בדרך כלל נוצרת באמצעות מגע, חיכוך, אינדוקציה בין מכשירי חשמל וכו '. היא מאופיינת בהצטברות לטווח הארוך ובמתח גבוה (יכול לייצר אלפי וולט או אפילו עשרות של אלפי ויולט של חשמל סטטי)), כוח נמוך, שעת פעולה נמוכה. עבור מוצרים אלקטרוניים, אם עיצוב ה- ESD אינו מעוצב היטב, פעולת המוצרים האלקטרוניים והחשמליים לרוב אינה יציבה או אפילו פגומה.

בדרך כלל משתמשים בשתי שיטות בעת ביצוע בדיקות פריקה של ESD: פריקת מגע ופריקת אוויר.

פריקת מגע היא לפרוק ישירות את הציוד הנבדק; פריקת אוויר נקראת גם פריקה עקיפה, הנוצרת על ידי צימוד של שדה מגנטי חזק לולאות זרם סמוכות. מתח הבדיקה לשתי בדיקות אלה הוא בדרך כלל 2KV-8KV, והדרישות שונות באזורים שונים. לכן, לפני העיצוב, עלינו להבין תחילה את השוק של המוצר.

שני המצבים לעיל הם בדיקות בסיסיות למוצרים אלקטרוניים שאינם יכולים לעבוד בגלל חשמל בגוף האדם או סיבות אחרות כאשר גוף האדם בא במגע עם מוצרים אלקטרוניים. באיור שלהלן מציג את הסטטיסטיקה של לחות האוויר של אזורים מסוימים בחודשים שונים של השנה. ניתן לראות מהדמות שלסוואגאס יש לחות הכי פחותה לאורך כל השנה. מוצרים אלקטרוניים בתחום זה צריכים לשים לב במיוחד להגנת ה- ESD.

תנאי הלחות שונים באזורים שונים בעולם, אך יחד עם זאת באזור, אם הלחות האווירית אינה זהה, גם החשמל הסטטי שנוצר שונה. הטבלה הבאה היא הנתונים שנאספו, מהם ניתן לראות כי החשמל הסטטי גדל ככל שהלחות באוויר יורדת. זה גם מסביר בעקיפין את הסיבה לכך שהניצוצות הסטטיים שנוצרו כאשר מורידים את הסוודר בחורף הצפוני גדולים מאוד. "

מכיוון שחשמל סטטי הוא סכנה כה גדולה, איך נוכל להגן עליו? בעת תכנון הגנה אלקטרוסטטית, אנו בדרך כלל מחלקים אותה לשלושה שלבים: מונעים מטענים חיצוניים לזרום ללוח המעגל וגורמים נזק; למנוע שדות מגנטיים חיצוניים לפגוע בלוח המעגל; למנוע נזק משדות אלקטרוסטטיים.

בתכנון מעגלים בפועל, אנו נשתמש באחת או יותר מהשיטות הבאות להגנה אלקטרוסטטית:

1

דיודות מפולת להגנה אלקטרוסטטית
זוהי גם שיטה המשמשת לעתים קרובות בעיצוב. גישה טיפוסית היא לחבר דיודה מפולת של מפולת קרקע במקביל בקו האות המפתח. שיטה זו היא להשתמש בדיודה המפולת כדי להגיב במהירות ולהיות יכולת לייצב את ההידוק, שיכול לצרוך את המתח הגבוה המרוכז בזמן קצר כדי להגן על לוח המעגל.

2

השתמש בקבלים במתח גבוה להגנה על מעגלים
בגישה זו, קבלים קרמיים עם מתח עם עמידה של לפחות 1.5 קילוואט ממוקמים בדרך כלל במחבר הקלט/פלט או במיקום אות המפתח, וקו החיבור קצר ככל האפשר על מנת להפחית את השראות קו החיבור. אם משתמשים בקבל עם מתח נמוך בעמידה, הוא יגרום נזק לקבל ולאבד את הגנתו.

3

השתמש בחרוזי פריט להגנת מעגלים
חרוזי פריט יכולים להחליש היטב את זרם ה- ESD, ויכולים גם לדכא קרינה. כאשר מתמודדים עם שתי בעיות, חרוז פריט הוא בחירה טובה מאוד.

4

שיטת פער ניצוץ
שיטה זו נראית בפיסת חומר. השיטה הספציפית היא להשתמש בנחושת משולשת עם הקצות המותאמים זה לזה בשכבת קו המיקרו -סריפ המורכבים מנחושת. קצה אחד של הנחושת המשולשת מחובר לקו האות, והשני הוא הנחושת המשולשת. התחבר לקרקע. כשיש חשמל סטטי, הוא יפיק פריקה חדה ויצרוך אנרגיה חשמלית.

5

השתמש בשיטת מסנן LC כדי להגן על המעגל
המסנן המורכב מ- LC יכול להפחית ביעילות את החשמל הסטטי בתדר הגבוה מכניסה למעגל. התגובה האינדוקטיבית המאפיינת את המשרן טובה לעכב ESD בתדירות גבוהה מכניסה למעגל, ואילו הקבל מתנער מאנרגיה בתדירות הגבוהה של ESD לקרקע. יחד עם זאת, סוג זה של פילטר יכול גם להחליק את קצה האות ולהקטין את אפקט ה- RF, והביצועים שופרו עוד יותר מבחינת שלמות האות.

6

מועצה רב שכבתי להגנת ESD
כאשר הכספים מאפשרים, בחירת לוח רב שכבתי היא גם אמצעי יעיל למניעת ESD. בלוח רב שכבות, מכיוון שיש מטוס קרקע שלם קרוב לעקבות, זה יכול להפוך את זוג ה- ESD למישור העכבה הנמוך במהירות יותר, ואז להגן על תפקיד אותות המפתח.

7

שיטת להשאיר להקת מגן על פריפריה של חוק ההגנה על מועצת המעגלים
שיטה זו היא בדרך כלל לצייר עקבות סביב לוח המעגל ללא שכבת ריתוך. כאשר התנאים מאפשרים, חבר את העקבות לדיור. יחד עם זאת, יש לציין כי העקבות לא יכולים ליצור לולאה סגורה, כדי לא ליצור אנטנת לולאה ולגרום לבעיות גדולות יותר.

8

השתמש במכשירי CMOS או במכשירי TTL עם דיודות הידוק להגנה על מעגלים
שיטה זו משתמשת בעקרון הבידוד כדי להגן על לוח המעגל. מכיוון שמכשירים אלה מוגנים על ידי הידוק דיודות, מורכבות העיצוב מופחתת בעיצוב המעגלים בפועל.

9

השתמש בקבלים ניתוק
קיבלי ניתוק אלה חייבים להיות בעלי ערכי ESL ו- ESR נמוכים. עבור ESD בתדר נמוך, קבלים ניתוק מצמצמים את שטח הלולאה. בשל השפעת ה- ESL שלה, פונקציית האלקטרוליט נחלשת, מה שיכול לסנן טוב יותר אנרגיה בתדירות גבוהה. ו

בקיצור, למרות ש- ESD הוא נורא ואף יכול להביא לתוצאות חמורות, אך רק על ידי הגנה על קווי הכוח והאות האות במעגל יכול למנוע ביעילות את זרם ה- ESD לזרום ל- PCB. ביניהם, הבוס שלי אמר לעיתים קרובות כי "הארקה טובה של לוח היא המלך". אני מקווה שהמשפט הזה יכול גם להביא לך את ההשפעה של שבירת אור הצוהר.