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PCB板“ESD保护电路设计”9大措施,拿来吧你!

来自人体、环境甚至电子设备的静电会对精密半导体芯片造成各种损坏,如穿透元件内的薄绝缘层;损坏MOSFET和CMOS部件的栅极;CMOS定器件中的触发器;短路反偏PN结;短路正偏PN结;熔化有源器件内的焊接线或铝线。消除静电释放(ESD)需要采取多种技术手段防止电子设备的干扰和损坏。

在PCB在板的设计中,可以通过实现PCB的抗ESD设计。在设计过程中,大多数设计可以通过预测仅限于增减元件。通过调整PCB布局布线可以很好的预防ESD。以下是一些常见的预防措施。

几个典型的通用ESD保护电路

CAN Bus保护

保护数据线和接口

最近在做电子产品ESD从不同产品的测试结果中发现,该测试ESD这是一个非常重要的测试:如果电路板设计不好,当引入静电时,会导致产品死亡,甚至部件损坏。我以前只注意到ESD会损坏部件,没想到,对电子产品也要引起足够的重视。

ESD,也就是我们常说的静电释放(Electro-Static discharge)。从我们所学到的知识中可以看出,静电是一种自然现象,通常通过接触、摩擦、电气感应等方式产生。其特点是长期积累、高电压(可产生数千伏甚至数万伏静电)、低功率、小电流和短时间。

在做ESD放电试验通常采用两种方法:

直接放电测试设备;它也被称为间接放电,是由强磁场耦合到相邻的电流环。这两种测试的测试电压一般为2KV-8KV,不同地区的要求不同,所以在设计之前,首先要找出产品针对的市场。

以上两种情况是针对人体接触电子产品时因人体带电或其他原因无法工作的基本测试。

世界各地的湿度不同,但同时在一个地区,如果空气湿度不同,静电也不同。通过收集数据,我们可以看到静电随着空气湿度的降低而增加。这也间接说明了北方冬天脱毛衣时静电火花的原因。既然静电危害这么大,怎么保护?我们在设计静电防护时通常会分开:防止外部电荷流入电路板造成损坏;防止外部磁场损坏电路板;防止静电场的危害。

在实际电路设计中我们会采用以下几种方法的一种或几种来进行静电保护:

1

这也是设计中常用的一种方法。典型的方法是将雪崩二极管并联到关键信号线上。该方法是利用雪崩二极管快速响应,具有稳定钳位的能力,在短时间内消耗聚集的高压,保护电路板。

2

这通常至少是1.5KV陶瓷电容电容器I/O连接器或关键信号的位置应尽可能短,以减少连接器的感应阻力。如果使用低压电容器,会损坏电容器,失去保护。

3

铁氧磁珠可以很好地衰减ESD电流也能抑制辐射。当面对两个问题时,铁氧磁珠是一个很好的选择。

4

这种方法可以在一种材料中看到。具体方法是在铜皮形成的微带层中使用尖端对准的三角形铜皮。三角形铜皮的一端连接在信号线上,另一个三角形铜皮连接在地面上。当有静电时,尖端放电会消耗电能。

5

LC滤波器能有效减少高频静电进入电路。电感的抗性能抑制高频ESD进入电路,电容分流ESD高频能量到地。同时,这种滤波器也可以光滑的信号边缘,较小RF在信号完整性方面,效了效果和性能。

6

在资金允许的情况下,选择多层板也是一种有效的预防措施ESD一种手段。在多层板中,由于有一个完整的地平面靠近接线,它可以使ESD在低阻抗平面上更快地耦合,从而保护关键信号。

7

这种方法通常是在电路板周围画一条没有组焊层的布线。如果条件允许,将布线连接到外壳,并注意布线不能形成一个封闭的环,以免形成环形天线,造成更大的麻烦。

8

该方法采用隔离原理保护电路板。由于这些装置受到钳位二极管的保护,在实际电路设计中降低了设计的复杂性。

9

这些去耦电容应该很低ESL和ESR对于低频值ESD由于其原因,去耦电容减少了环路的面积ESL减弱电解质的作用,能更好地过滤高频能量。

ESD虽然可怕甚至会带来严重后果,但只有保护电路上的电源和信号线,才能有效预防ESD的电流流入PCB中间。其中,我老板经常说板子的良好接地是王道。我希望这句话也能给你带来打破天窗的效果。

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本文来自网络,电巢EMC整理

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