מתוצאות הבדיקה של מוצרים שונים, נמצא כי ESD זה הוא בדיקה חשובה ביותר: אם המעגל אינו מתוכנן היטב, כאשר מוכנס חשמל סטטי, זה יגרום למוצר לקרוס או אפילו לפגוע ברכיבים. בעבר שמתי לב רק ש-ESD יפגע ברכיבים, אבל לא ציפיתי להקדיש מספיק תשומת לב למוצרים אלקטרוניים.

ESD הוא מה שאנו מכנים לעתים קרובות פריקה אלקטרו-סטטית. מהידע הנלמד ניתן לדעת שחשמל סטטי הוא תופעה טבעית, הנוצרת בדרך כלל באמצעות מגע, חיכוך, אינדוקציה בין מכשירי חשמל ועוד. מתאפיין בהצטברות ארוכת טווח ובמתח גבוה (יכול לייצר אלפי וולטים או אפילו עשרות אלפי וולט של חשמל סטטי) ), הספק נמוך, זרם נמוך וזמן פעולה קצר. עבור מוצרים אלקטרוניים, אם עיצוב ה-ESD אינו מתוכנן היטב, פעולתם של המוצרים האלקטרוניים והחשמליים לרוב אינה יציבה או אפילו פגומה.

בדרך כלל משתמשים בשתי שיטות בעת ביצוע בדיקות פריקת ESD: פריקת מגע ופריקה אוויר.

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

שני המצבים הנ"ל הם בדיקות בסיסיות למוצרים אלקטרוניים שאינם יכולים לעבוד עקב חשמול גוף האדם או סיבות אחרות כאשר גוף האדם בא במגע עם מוצרים אלקטרוניים. האיור שלהלן מציג את סטטיסטיקת לחות האוויר של אזורים מסוימים בחודשים שונים של השנה. ניתן לראות מהאיור שללסוגאס יש הכי פחות לחות לאורך כל השנה. מוצרים אלקטרוניים בתחום זה צריכים להקדיש תשומת לב מיוחדת להגנת ESD.

תנאי הלחות שונים בחלקים שונים של העולם, אך יחד עם זאת באזור, אם הלחות באוויר אינה זהה, גם החשמל הסטטי הנוצר שונה. הטבלה הבאה היא הנתונים שנאספו, מהם ניתן לראות כי החשמל הסטטי גדל ככל שלחות האוויר יורדת. זה גם מסביר בעקיפין את הסיבה לכך שהניצוצות הסטטיים הנוצרים בעת הורדת הסוודר בחורף הצפוני הם גדולים מאוד. "

מכיוון שחשמל סטטי הוא מפגע כה גדול, כיצד נוכל להגן עליו? כאשר מתכננים הגנה אלקטרוסטטית, אנו בדרך כלל מחלקים אותה לשלושה שלבים: למנוע מטענים חיצוניים לזרום לתוך המעגל ולגרום נזק; למנוע משדות מגנטיים חיצוניים לפגוע בלוח המעגלים; למנוע נזק משדות אלקטרוסטטיים.

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

1

דיודות מפולת להגנה אלקטרוסטטית
זוהי גם שיטה המשמשת לעתים קרובות בעיצוב. גישה טיפוסית היא לחבר דיודת מפולת לאדמה במקביל על קו האות מפתח. שיטה זו היא להשתמש בדיודת המפולת כדי להגיב במהירות ובעלת יכולת לייצב את ההידוק, מה שיכול לצרוך את המתח הגבוה המרוכז תוך זמן קצר כדי להגן על המעגל.

2

השתמש בקבלים במתח גבוה להגנה על מעגלים
בגישה זו, קבלים קרמיים בעלי מתח עמידה של לפחות 1.5KV ממוקמים בדרך כלל במחבר ה-I/O או במיקום אות המפתח, וקו החיבור קצר ככל האפשר על מנת להפחית את השראות החיבור. קַו. אם נעשה שימוש בקבל עם מתח עמידה נמוך, הוא יגרום נזק לקבל ויאבד את ההגנה שלו.

3

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

4

שיטת פער ניצוץ
שיטה זו נראית בחתיכת חומר. השיטה הספציפית היא להשתמש בנחושת משולשת כשהקצוות מיושרים זה עם זה בשכבת קו המיקרו-סטריפ המורכבת מנחושת. קצה אחד של הנחושת המשולשת מחובר לקו האות, והשני הוא הנחושת המשולשת. חבר לאדמה. כאשר יש 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 כניסת החשמל הסטטי בתדר גבוה למעגל. מאפיין התגובה האינדוקטיבי של המשרן טוב במניעת כניסת ESD בתדר גבוה למעגל, בעוד הקבל מפנה את האנרגיה בתדר גבוה של ESD לאדמה. יחד עם זאת, מסנן מסוג זה יכול גם להחליק את קצה האות ולהפחית את אפקט ה-RF, והביצועים שופרו עוד יותר מבחינת שלמות האות.

6

לוח רב שכבתי להגנת ESD
כאשר הכספים מאפשרים זאת, בחירת לוח רב שכבתי היא גם אמצעי יעיל למניעת ESD. בלוח הרב-שכבתי, מכיוון שיש מישור הארקה שלם קרוב לעקיבה, זה יכול לגרום לצמד ה-ESD למישור העכבה הנמוכה יותר מהר, ואז להגן על תפקידם של אותות מפתח.

7

שיטה להשארת פס מגן בשולי חוק הגנת המעגלים
שיטה זו היא בדרך כלל לצייר עקבות סביב המעגל ללא שכבת ריתוך. כאשר התנאים מאפשרים זאת, חבר את העקבות לבית. יחד עם זאת, יש לציין כי העקיבה אינה יכולה ליצור לולאה סגורה, כדי לא ליצור אנטנת לולאה ולגרום לצרות גדולות יותר.

8

השתמש בהתקני CMOS או התקני TTL עם דיודות הידוק להגנה על מעגלים
שיטה זו משתמשת בעקרון הבידוד כדי להגן על לוח המעגלים. מכיוון שהתקנים אלה מוגנים על ידי דיודות מהדקות, מורכבות העיצוב מצטמצמת בתכנון המעגל בפועל.

9

השתמש בקבלי ניתוק
קבלי ניתוק אלה חייבים להיות בעלי ערכי ESL ו-ESR נמוכים. עבור ESD בתדר נמוך, קבלי הניתוק מקטינים את שטח הלולאה. בשל השפעת ה-ESL שלו, פונקציית האלקטרוליטים נחלשת, מה שיכול לסנן טוב יותר אנרגיה בתדר גבוה. .

בקיצור, אמנם ESD הוא נוראי ואף יכול להביא לתוצאות חמורות, אבל רק על ידי הגנה על קווי המתח והאות במעגל יכולים למעשה למנוע מזרם ה-ESD לזרום לתוך ה-PCB. ביניהם, הבוס שלי אמר לעתים קרובות ש"קרקע טובה של לוח הוא המלך". אני מקווה שהמשפט הזה יכול להביא לכם גם את האפקט של שבירת הצוהר.