A partir dos resultados dos testes de diferentes produtos, verifica-se que este ESD é um teste muito importante: se a placa de circuito não for bem projetada, quando a eletricidade estática for introduzida, fará com que o produto trave ou até mesmo danifique os componentes. No passado, notei apenas que a ESD danificaria os componentes, mas não esperava prestar atenção suficiente aos produtos eletrônicos.

ESD é o que costumamos chamar de descarga eletrostática. A partir do conhecimento adquirido, pode-se saber que a eletricidade estática é um fenômeno natural, que geralmente é gerado por contato, fricção, indução entre aparelhos elétricos, etc. É caracterizada por acúmulo de longo prazo e alta tensão (pode gerar milhares de volts ou mesmo dezenas de milhares de volts de eletricidade estática), baixa potência, baixa corrente e curto tempo de ação. Para produtos eletrônicos, se o projeto ESD não for bem projetado, a operação dos produtos eletrônicos e elétricos costuma ser instável ou até mesmo danificada.

Dois métodos são geralmente usados ​​ao realizar testes de descarga ESD: descarga por contato e descarga por ar.

A descarga por contato serve para descarregar diretamente o equipamento em teste; a descarga de ar também é chamada de descarga indireta, que é gerada pelo acoplamento de um forte campo magnético a circuitos de corrente adjacentes. A tensão de teste para esses dois testes é geralmente de 2KV-8KV e os requisitos são diferentes em diferentes regiões. Portanto, antes de projetar, devemos primeiro descobrir o mercado do produto.

As duas situações acima são testes básicos para produtos eletrônicos que não funcionam devido à eletrificação do corpo humano ou outros motivos quando o corpo humano entra em contato com produtos eletrônicos. A figura abaixo mostra as estatísticas de umidade do ar de algumas regiões em diferentes meses do ano. Pode-se perceber pela figura que Lasvegas é a que tem menos umidade ao longo do ano. Os produtos eletrônicos nesta área devem prestar atenção especial à proteção ESD.

As condições de umidade são diferentes em diferentes partes do mundo, mas ao mesmo tempo em uma região, se a umidade do ar não for a mesma, a eletricidade estática gerada também será diferente. A tabela a seguir contém os dados coletados, a partir dos quais pode-se observar que a eletricidade estática aumenta à medida que a umidade do ar diminui. Isto também explica indiretamente a razão pela qual as faíscas estáticas geradas ao tirar o suéter no inverno do norte são muito grandes. “

Visto que a eletricidade estática é um perigo tão grande, como podemos protegê-la? Ao projetar a proteção eletrostática, geralmente a dividimos em três etapas: evitar que cargas externas fluam para a placa de circuito e causem danos; evitar que campos magnéticos externos danifiquem a placa de circuito; evitar danos causados ​​por campos eletrostáticos.

No projeto de circuito real, usaremos um ou mais dos seguintes métodos para proteção eletrostática:

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Diodos de avalanche para proteção eletrostática
Este também é um método frequentemente usado em design. Uma abordagem típica é conectar um diodo de avalanche ao terra em paralelo na linha de sinal principal. Este método consiste em utilizar o diodo avalanche para responder rapidamente e ter a capacidade de estabilizar a fixação, que pode consumir a alta tensão concentrada em um curto espaço de tempo para proteger a placa de circuito.

2

Use capacitores de alta tensão para proteção do circuito
Nesta abordagem, capacitores cerâmicos com tensão suportável de pelo menos 1,5KV são geralmente colocados no conector de E/S ou na posição do sinal principal, e a linha de conexão é a mais curta possível para reduzir a indutância da conexão. linha. Se for utilizado um capacitor com baixa tensão suportável, ele causará danos ao capacitor e perderá sua proteção.

3

Use esferas de ferrite para proteção do circuito
Grânulos de ferrite podem atenuar muito bem a corrente ESD e também suprimir a radiação. Quando confrontado com dois problemas, um cordão de ferrite é uma escolha muito boa.

4

Método de centelha
Este método é visto em um pedaço de material. O método específico é utilizar cobre triangular com as pontas alinhadas entre si na camada da linha microstrip composta de cobre. Uma extremidade do cobre triangular está conectada à linha de sinal e a outra é o cobre triangular. Conecte-se ao solo. Quando há eletricidade estática, ela produzirá descargas bruscas e consumirá energia elétrica.

5

Use o método de filtro LC para proteger o circuito
O filtro composto de LC pode efetivamente reduzir a entrada de eletricidade estática de alta frequência no circuito. A característica de reatância indutiva do indutor é boa para inibir a entrada de ESD de alta frequência no circuito, enquanto o capacitor desvia a energia de alta frequência do ESD para o solo. Ao mesmo tempo, este tipo de filtro também pode suavizar a borda do sinal e reduzir o efeito de RF, e o desempenho foi melhorado ainda mais em termos de integridade do sinal.

6

Placa multicamadas para proteção ESD
Quando os fundos permitem, a escolha de uma placa multicamadas também é um meio eficaz de prevenir a ESD. Na placa multicamadas, como há um plano de aterramento completo próximo ao traço, isso pode fazer com que o ESD se acople ao plano de baixa impedância mais rapidamente e, então, proteger a função dos sinais principais.

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Método de deixar uma faixa protetora na periferia da lei de proteção da placa de circuito
Este método geralmente consiste em desenhar traços ao redor da placa de circuito sem camada de soldagem. Quando as condições permitirem, conecte o traço à caixa. Ao mesmo tempo, deve-se observar que o traço não pode formar um circuito fechado, para não formar uma antena circular e causar maiores problemas.

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Use dispositivos CMOS ou dispositivos TTL com diodos de fixação para proteção de circuito
Este método utiliza o princípio do isolamento para proteger a placa de circuito. Como esses dispositivos são protegidos por diodos de fixação, a complexidade do projeto é reduzida no projeto do circuito real.

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Use capacitores de desacoplamento
Esses capacitores de desacoplamento devem ter valores ESL e ESR baixos. Para ESD de baixa frequência, os capacitores de desacoplamento reduzem a área do loop. Devido ao efeito de seu ESL, a função eletrolítica é enfraquecida, o que pode filtrar melhor a energia de alta frequência. .

Resumindo, embora a ESD seja terrível e possa até trazer consequências graves, somente protegendo as linhas de energia e de sinal no circuito pode efetivamente impedir que a corrente ESD flua para o PCB. Entre eles, meu chefe costumava dizer que “um bom fundamento de tabuleiro é o rei”. Espero que esta frase também possa trazer o efeito de quebrar a claraboia.