จากผลการทดสอบของผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันพบว่า ESD นี้เป็นการทดสอบที่สำคัญมาก: หากแผงวงจรไม่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีเมื่อมีการแนะนำกระแสไฟฟ้าแบบคงที่มันจะทำให้ผลิตภัณฑ์ขัดข้องหรือทำลายส่วนประกอบ ในอดีตฉันสังเกตเห็นว่า ESD จะทำลายส่วนประกอบ แต่ฉันไม่ได้คาดหวังว่าจะให้ความสนใจกับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มากพอ

ESD คือสิ่งที่เรามักเรียกว่าการคายประจุแบบอิเล็กทรอนิกส์ จากความรู้ที่เรียนรู้เป็นที่ทราบกันดีว่ากระแสไฟฟ้าคงที่เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติซึ่งมักเกิดจากการสัมผัสแรงเสียดทานการเหนี่ยวนำระหว่างเครื่องใช้ไฟฟ้า ฯลฯ มันมีลักษณะการสะสมระยะยาวและแรงดันไฟฟ้าสูง สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์หากการออกแบบ ESD ไม่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีการทำงานของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้ามักจะไม่เสถียรหรือเสียหาย

โดยปกติสองวิธีจะใช้เมื่อทำการทดสอบการปล่อย ESD: การคายประจุสัมผัสและการปล่อยอากาศ

การคายประจุสัมผัสคือการปล่อยอุปกรณ์โดยตรงภายใต้การทดสอบ การปล่อยอากาศเรียกว่าการปล่อยทางอ้อมซึ่งสร้างขึ้นโดยการมีเพศสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งไปยังลูปปัจจุบันที่อยู่ติดกัน แรงดันไฟฟ้าทดสอบสำหรับการทดสอบทั้งสองนี้โดยทั่วไปคือ 2kV-8kV และข้อกำหนดนั้นแตกต่างกันในภูมิภาคต่าง ๆ ดังนั้นก่อนที่จะออกแบบเราต้องหาตลาดสำหรับผลิตภัณฑ์ก่อน

สองสถานการณ์ข้างต้นคือการทดสอบขั้นพื้นฐานสำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่สามารถทำงานได้เนื่องจากการใช้กระแสไฟฟ้าในร่างกายมนุษย์หรือเหตุผลอื่น ๆ เมื่อร่างกายมนุษย์สัมผัสกับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ รูปด้านล่างแสดงสถิติความชื้นอากาศของบางภูมิภาคในเดือนที่แตกต่างกันของปี จะเห็นได้จากรูปที่ Lasvegas มีความชื้นน้อยที่สุดตลอดทั้งปี ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ในพื้นที่นี้ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการป้องกัน ESD

เงื่อนไขความชื้นนั้นแตกต่างกันในส่วนต่าง ๆ ของโลก แต่ในเวลาเดียวกันในภูมิภาคหากความชื้นอากาศไม่เหมือนกันไฟฟ้าคงที่ที่สร้างขึ้นก็แตกต่างกันเช่นกัน ตารางต่อไปนี้เป็นข้อมูลที่รวบรวมซึ่งจะเห็นได้ว่ากระแสไฟฟ้าคงที่เพิ่มขึ้นเมื่อความชื้นของอากาศลดลง สิ่งนี้ยังอธิบายถึงเหตุผลว่าทำไมประกายไฟคงที่ที่เกิดขึ้นเมื่อถอดเสื้อสเวตเตอร์ในฤดูหนาวตอนเหนือมีขนาดใหญ่มาก -

เนื่องจากกระแสไฟฟ้าคงที่เป็นอันตรายที่ยิ่งใหญ่เราจะปกป้องมันได้อย่างไร? เมื่อออกแบบการป้องกันไฟฟ้าสถิตเรามักจะแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน: ป้องกันค่าใช้จ่ายภายนอกจากการไหลลงสู่แผงวงจรและก่อให้เกิดความเสียหาย ป้องกันไม่ให้สนามแม่เหล็กภายนอกสร้างความเสียหายให้กับแผงวงจร ป้องกันความเสียหายจากสนามไฟฟ้าสถิต

ในการออกแบบวงจรจริงเราจะใช้วิธีการป้องกันไฟฟ้าสถิตอย่างน้อยหนึ่งวิธี:

1

Avalanche Diodes สำหรับการป้องกันไฟฟ้าสถิต
นี่เป็นวิธีการที่ใช้บ่อยในการออกแบบ วิธีการทั่วไปคือการเชื่อมต่อไดโอดหิมะถล่มเข้ากับพื้นขนานกับสายสัญญาณหลัก วิธีนี้คือการใช้ Avalanche Diode เพื่อตอบสนองอย่างรวดเร็วและมีความสามารถในการทำให้แคลมป์เสถียรซึ่งสามารถใช้แรงดันไฟฟ้าสูงเข้มข้นในเวลาอันสั้นเพื่อป้องกันแผงวงจร

2

ใช้ตัวเก็บประจุแรงดันสูงสำหรับการป้องกันวงจร
ในวิธีการนี้ตัวเก็บประจุเซรามิกที่มีแรงดันไฟฟ้าทนอย่างน้อย 1.5kV มักจะถูกวางไว้ในตัวเชื่อมต่อ I/O หรือตำแหน่งของสัญญาณคีย์และสายการเชื่อมต่อนั้นสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดการเหนี่ยวนำของสายการเชื่อมต่อ หากใช้ตัวเก็บประจุที่มีแรงดันไฟฟ้าที่มีความทนทานต่ำมันจะทำให้เกิดความเสียหายต่อตัวเก็บประจุและสูญเสียการป้องกัน

3

ใช้ลูกปัดเฟอร์ไรต์เพื่อป้องกันวงจร
ลูกปัดเฟอร์ไรต์สามารถลดทอน ESD ปัจจุบันได้เป็นอย่างดีและยังสามารถยับยั้งการแผ่รังสีได้ เมื่อต้องเผชิญกับปัญหาสองข้อลูกปัดเฟอร์ไรต์เป็นตัวเลือกที่ดีมาก

4

วิธี Spark Gap
วิธีนี้จะเห็นในชิ้นส่วนของวัสดุ วิธีการเฉพาะคือการใช้ทองแดงรูปสามเหลี่ยมกับเคล็ดลับที่จัดเรียงซึ่งกันและกันบนชั้นบรรทัด microstrip ที่ประกอบด้วยทองแดง ปลายด้านหนึ่งของทองแดงรูปสามเหลี่ยมเชื่อมต่อกับสายสัญญาณและอีกด้านหนึ่งเป็นทองแดงสามเหลี่ยม เชื่อมต่อกับพื้นดิน เมื่อมีกระแสไฟฟ้าคงที่มันจะสร้างการคายประจุที่คมชัดและใช้พลังงานไฟฟ้า

5

ใช้วิธีการกรอง LC เพื่อป้องกันวงจร
ตัวกรองที่ประกอบด้วย LC สามารถลดกระแสไฟฟ้าคงที่ความถี่สูงได้อย่างมีประสิทธิภาพจากการเข้าสู่วงจร ลักษณะการเกิดปฏิกิริยาอุปนัยของตัวเหนี่ยวนำนั้นดีในการยับยั้ง ESD ความถี่สูงจากการเข้าสู่วงจรในขณะที่ตัวเก็บประจุจะลดพลังงานความถี่สูงของ ESD ไปที่พื้น ในเวลาเดียวกันตัวกรองประเภทนี้ยังสามารถทำให้ขอบของสัญญาณราบรื่นและลดเอฟเฟกต์ RF และประสิทธิภาพได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมในแง่ของความสมบูรณ์ของสัญญาณ

6

บอร์ดหลายชั้นสำหรับการป้องกัน ESD
เมื่อใบอนุญาตกองทุนการเลือกบอร์ดหลายชั้นก็เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการป้องกัน ESD ในบอร์ดหลายชั้นเนื่องจากมีระนาบภาคพื้นดินที่สมบูรณ์ใกล้กับร่องรอยสิ่งนี้สามารถทำให้คู่ ESD ไปยังระนาบอิมพีแดนซ์ต่ำได้เร็วขึ้นจากนั้นปกป้องบทบาทของสัญญาณสำคัญ

7

วิธีการออกจากแถบป้องกันบนรอบนอกของกฎหมายคุ้มครองคณะกรรมการวงจร
วิธีนี้มักจะวาดร่องรอยรอบแผงวงจรโดยไม่ต้องเชื่อม เมื่อเงื่อนไขอนุญาตให้เชื่อมต่อการติดตามกับตัวเรือน ในขณะเดียวกันก็ควรสังเกตว่าการติดตามไม่สามารถสร้างวงปิดได้เพื่อไม่ให้เกิดเสาอากาศลูปและทำให้เกิดปัญหามากขึ้น

8

ใช้อุปกรณ์ CMOS หรืออุปกรณ์ TTL ที่มีไดโอดยึดสำหรับการป้องกันวงจร
วิธีนี้ใช้หลักการของการแยกเพื่อปกป้องแผงวงจร เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการปกป้องโดยไดโอดที่ยึดความซับซ้อนของการออกแบบจึงลดลงในการออกแบบวงจรจริง

9

ใช้ตัวเก็บประจุ decoupling
ตัวเก็บประจุ decoupling เหล่านี้จะต้องมีค่า ESL และ ESR ต่ำ สำหรับ ESD ความถี่ต่ำตัวเก็บประจุ decoupling จะลดพื้นที่ลูป เนื่องจากผลกระทบของ ESL ฟังก์ชั่นอิเล็กโทรไลต์จะอ่อนแอลงซึ่งสามารถกรองพลังงานความถี่สูงได้ดีขึ้น -

ในระยะสั้นแม้ว่า ESD นั้นแย่มากและสามารถนำผลกระทบร้ายแรงมาใช้ แต่โดยการปกป้องพลังงานและสายสัญญาณในวงจรสามารถป้องกันไม่ให้กระแส ESD ไหลเข้าสู่ PCB ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในหมู่พวกเขาเจ้านายของฉันมักจะพูดว่า“ การลงดินที่ดีของคณะกรรมการคือกษัตริย์” ฉันหวังว่าประโยคนี้จะทำให้คุณได้รับผลกระทบจากการทำลายสกายไลท์