電子產(chǎn)品EMC設(shè)計(jì)--一些有用的ESD防護(hù)方法
ESD靜電放電分為接觸放電和空氣放電,空氣放電的等級(jí)相對(duì)較高。下圖是ISO 10605-2008標(biāo)準(zhǔn)靜電放電測(cè)試設(shè)置圖。針對(duì)電子產(chǎn)品ESD問(wèn)題,個(gè)人總結(jié)了以下幾種防護(hù)方法,以便設(shè)計(jì)時(shí)參考。
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TVS
電子設(shè)計(jì)中低速信號(hào)線、高速信號(hào)線、RF天線等端口處都會(huì)放置1個(gè)或1組TVS管,利用TVS的雪崩擊穿進(jìn)行電壓鉗位從而保護(hù)后級(jí)電路。
2. MLCC陶瓷電容
通常對(duì)于成本敏感性產(chǎn)品,MLCC電容放置在I/O連接器或者關(guān)鍵信號(hào)的位置,同時(shí)連接線盡可能的短,以便減小連接線的感抗。
3. 火花間隙法(不推薦,容易積碳,使用壽命短)
如下圖所示,ESD放電產(chǎn)生電?。?lèi)似爬電,間距大了就沒(méi)效果了),通過(guò)尖端放電至GND進(jìn)而消耗電能。
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EEVblog #678 - PCB放電尖是個(gè)啥?_嗶哩嗶哩_bilibili
4. 金屬屏蔽
靜電電流流過(guò)金屬導(dǎo)體時(shí),由于實(shí)際上金屬導(dǎo)體在高頻狀態(tài)下寄生電感的存在,會(huì)在金屬導(dǎo)體上產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng),敏感信號(hào)靠近金屬背板時(shí),會(huì)在信號(hào)布線上產(chǎn)生感應(yīng)騷擾電壓,從而導(dǎo)致系統(tǒng)工作異常,可以采用屏蔽的方式解決。
5. PCB疊層設(shè)計(jì)
PCB 疊層設(shè)計(jì)的總原則是高頻信號(hào)具有完整的參考地平面,高頻信號(hào)環(huán)路面積最小,第一是電源層緊鄰參考地平面使得電流泄放快,第二是環(huán)路面積小使得感應(yīng)電流的能力相應(yīng)減弱。
6. PCB防靜電環(huán)
在電路板周?chē)?huà)出不加阻焊層的走線,在條件允許的情況下將該走線連接至外殼,同時(shí)要開(kāi)口環(huán),避免引起天線效應(yīng)。車(chē)載域控制器這個(gè)靜電環(huán)比較明顯,如下圖所示,PCB周邊的裸露的銅皮就是PCB防靜電環(huán)。
7. 接地與搭接
接地與搭接是為靜電電流提供低阻抗泄放路徑的重要手段,金屬部件之間通過(guò)良好的搭接,既能建立低阻抗電流通路,又能減小不同參考地平面間寄生電感,從而建立在不同工作頻率下盡可能等電位的參考地平面。
總結(jié):保護(hù)好電路的電源和信號(hào)線,那么就能有效的防止ESD的電流流入PCB中。