Z výsledkov testov rôznych produktov sa zistilo, že tento ESD je veľmi dôležitý test: ak doska plošných spojov nie je dobre navrhnutá, keď sa zavedie statická elektrina, spôsobí to zlyhanie produktu alebo dokonca poškodenie komponentov.V minulosti som si všimol len to, že ESD poškodí komponenty, ale nečakal som, že budem elektronickým produktom venovať dostatočnú pozornosť.
ESD je to, čo často nazývame elektrostatický výboj.Z naučených poznatkov je možné vedieť, že statická elektrina je prirodzený jav, ktorý vzniká spravidla kontaktom, trením, indukciou medzi elektrickými spotrebičmi a pod. Vyznačuje sa dlhodobou akumuláciou a vysokým napätím (môže generovať tisíce voltov). alebo dokonca desiatky tisíc voltov statickej elektriny) ), nízky výkon, nízky prúd a krátky čas pôsobenia.V prípade elektronických výrobkov, ak dizajn ESD nie je dobre navrhnutý, prevádzka elektronických a elektrických výrobkov je často nestabilná alebo dokonca poškodená.
Pri testoch ESD výboja sa zvyčajne používajú dve metódy: kontaktný výboj a výboj vzduchom.
Kontaktný výboj slúži na priame vybitie testovaného zariadenia;vzduchový výboj sa tiež nazýva nepriamy výboj, ktorý vzniká spojením silného magnetického poľa so susednými prúdovými slučkami.Testovacie napätie pre tieto dva testy je vo všeobecnosti 2KV-8KV a požiadavky sa v rôznych regiónoch líšia.Preto pred návrhom musíme najprv zistiť trh s produktom.
Vyššie uvedené dve situácie sú základnými testami pre elektronické produkty, ktoré nemôžu fungovať v dôsledku elektrifikácie ľudského tela alebo z iných dôvodov, keď sa ľudské telo dostane do kontaktu s elektronickými produktmi.Na obrázku nižšie sú uvedené štatistiky vlhkosti vzduchu niektorých regiónov v rôznych mesiacoch roka.Z obrázku je vidieť, že Lasvegas má najmenšiu vlhkosť počas celého roka.Elektronické produkty v tejto oblasti by mali venovať osobitnú pozornosť ESD ochrane.
Vlhkostné podmienky sú v rôznych častiach sveta rôzne, no zároveň v regióne, ak vlhkosť vzduchu nie je rovnaká, je odlišná aj generovaná statická elektrina.Nasledujúca tabuľka je zozbieranými údajmi, z ktorých je vidieť, že statická elektrina sa zvyšuje so znižovaním vlhkosti vzduchu.To tiež nepriamo vysvetľuje dôvod, prečo sú statické iskry vznikajúce pri vyzliekaní svetra v severnej zime veľmi veľké.“
Keďže statická elektrina predstavuje také veľké nebezpečenstvo, ako ju môžeme chrániť?Pri navrhovaní elektrostatickej ochrany ju zvyčajne rozdeľujeme do troch krokov: zabránenie pretečeniu vonkajších nábojov do dosky plošných spojov a ich poškodeniu;zabrániť vonkajším magnetickým poliam pred poškodením obvodovej dosky;zabrániť poškodeniu elektrostatickými poľami.
V skutočnom návrhu obvodu použijeme na elektrostatickú ochranu jednu alebo viacero z nasledujúcich metód:
1
Lavínové diódy pre elektrostatickú ochranu
Toto je tiež metóda často používaná v dizajne.Typickým prístupom je pripojenie lavínovej diódy k zemi paralelne na kľúčovom signálnom vedení.Táto metóda spočíva v použití lavínovej diódy na rýchlu odozvu a schopnosť stabilizovať upnutie, ktoré môže spotrebovať koncentrované vysoké napätie v krátkom čase na ochranu dosky plošných spojov.
2
Na ochranu obvodu použite vysokonapäťové kondenzátory
Pri tomto prístupe sa do I/O konektora alebo do polohy kľúčového signálu zvyčajne umiestňujú keramické kondenzátory s výdržným napätím aspoň 1,5 KV a spojovacie vedenie je čo najkratšie, aby sa znížila indukčnosť spoja. riadok.Ak sa použije kondenzátor s nízkym výdržným napätím, spôsobí poškodenie kondenzátora a stratí jeho ochranu.
3
Na ochranu obvodu použite feritové guľôčky
Feritové guľôčky môžu veľmi dobre tlmiť ESD prúd a môžu tiež potlačiť žiarenie.Keď čelíte dvom problémom, feritová guľôčka je veľmi dobrou voľbou.
4
Metóda iskriska
Táto metóda je viditeľná na kuse materiálu.Špecifická metóda spočíva v použití trojuholníkovej medi s hrotmi navzájom zarovnanými na vrstve mikropáskového vedenia zloženej z medi.Jeden koniec trojuholníkovej medi je pripojený k signálnemu vedeniu a druhý je trojuholníková meď.Pripojte k zemi.Keď je tam statická elektrina, produkuje ostrý výboj a spotrebuje elektrickú energiu.
5
Na ochranu obvodu použite metódu LC filtra
Filter zložený z LC môže účinne znížiť vysokofrekvenčnú statickú elektrinu vstupujúcu do obvodu.Charakteristika indukčnej reaktancie induktora je dobrá pri inhibícii vysokofrekvenčného ESD pred vstupom do obvodu, zatiaľ čo kondenzátor posúva vysokofrekvenčnú energiu ESD do zeme.Zároveň tento typ filtra dokáže tiež vyhladiť okraj signálu a znížiť RF efekt a výkon bol ďalej vylepšený z hľadiska integrity signálu.
6
Viacvrstvová doska pre ESD ochranu
Ak to finančné prostriedky dovolia, výber viacvrstvovej dosky je tiež účinným prostriedkom na zabránenie ESD.Vo viacvrstvovej doske, pretože v blízkosti stopy je úplná základná rovina, to môže urýchliť spojenie ESD s rovinou s nízkou impedanciou a potom chrániť úlohu kľúčových signálov.
7
Spôsob ponechania ochranného pásma na periférii zákona o ochrane dosky plošných spojov
Táto metóda je zvyčajne kreslenie stôp okolo dosky plošných spojov bez zvarovej vrstvy.Keď to podmienky dovolia, pripojte vedenie ku krytu.Zároveň je potrebné poznamenať, že stopa nemôže tvoriť uzavretú slučku, aby sa nevytvorila slučková anténa a nespôsobili väčšie problémy.
8
Na ochranu obvodu použite CMOS zariadenia alebo TTL zariadenia s upínacími diódami
Táto metóda využíva princíp izolácie na ochranu dosky plošných spojov.Pretože sú tieto zariadenia chránené upínacími diódami, zložitosť konštrukcie je znížená v skutočnom návrhu obvodu.
9
Použite oddeľovacie kondenzátory
Tieto oddeľovacie kondenzátory musia mať nízke hodnoty ESL a ESR.Pre nízkofrekvenčné ESD oddeľovacie kondenzátory zmenšujú oblasť slučky.Vplyvom jeho ESL je oslabená funkcia elektrolytu, ktorý dokáže lepšie filtrovať vysokofrekvenčnú energiu..
Stručne povedané, ESD je síce hrozné a môže dokonca priniesť vážne následky, ale iba ochranou napájacích a signálnych vedení na obvode môže účinne zabrániť prúdeniu ESD do DPS.Medzi nimi môj šéf často hovoril, že „dobré uzemnenie dosky je kráľom“.Dúfam, že táto veta vám môže priniesť aj efekt rozbitia strešného okna.