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El cableado de PCB es un elemento clave de la protección de la des. Un diseño razonable de PCB puede reducir los costos innecesarios causados es es por la inspección de fallas y el retrabajo. En el diseño de pcb, debido a que los diodos de supresión de tensión instantánea (tvs) se utilizan para inhibir la inyección de carga directa causada por la descarga de des, es más importante superar el efecto de campo electromagnético de interferencia electromagnética (emi) causado por la corriente de descarga durante el diseño de pcb. Este artículo proporcionará una guía de diseño de PCB que puede optimizar la protección de esg.
La corriente del circuito entra en el circuito a través de la inducción. Estos circuitos están cerrados y tienen un flujo magnético variable. El tamaño de la corriente es proporcional al área del anillo. Los circuitos más grandes contienen más flujo magnético, por lo que se induce una corriente más fuerte en el circuito. Por lo tanto, es necesario reducir el área de la carretera de circunvalación.
El circuito más común se muestra en la figura 1 y consta de una fuente de alimentación y un suelo. En la medida de lo posible, se puede utilizar un diseño de PCB multicapa con fuentes de alimentación y planos de tierra. La placa de circuito multicapa no solo minimiza el área de circuito entre la fuente de alimentación y el suelo, sino que también reduce el campo electromagnético EMI de alta frecuencia generado por el pulso esg.
Si no se puede utilizar una placa de circuito multicapa, los cables para la fuente de alimentación y la puesta a tierra deben conectarse a la red eléctrica, como se muestra en la figura 2. La conexión de la red eléctrica puede desempeñar un papel en la electricidad y la formación de tierra. Conecte las líneas impresas de cada capa a través de los agujeros. El intervalo entre los agujeros de paso en cada dirección debe ser de menos de 6 centímetros. además, al encadenar el cableado, colocar la fuente de alimentación y el rastro de tierra lo más cerca posible también puede reducir el área del anillo.
Otra forma de reducir el área del bucle y la corriente de inducción es reducir las rutas paralelas entre los dispositivos de interconexión.
Cuando se debe utilizar una línea de conexión de señal de más de 30 cm de longitud, se puede utilizar una línea protectora, como se muestra en la figura 5. Una mejor manera es colocar un plano de tierra cerca de la línea de señal. La línea de señal debe estar dentro de los 13 MM de la línea protectora o la capa de tierra.
Como se muestra en la figura 6, las líneas de señal largas (> 30 cm) o las líneas de alimentación de cada elemento sensible se cruzan con sus líneas de tierra. Las líneas cruzadas deben estar dispuestas en intervalos regulares de arriba a abajo o de izquierda a derecha.
El cable de señal largo de la longitud del cableado del circuito también puede convertirse en una antena para recibir energía de pulso esg. Trate de utilizar líneas de señal más cortas para reducir la eficiencia de las líneas de señal como antenas para recibir campos magnéticos de des. trate de colocar los dispositivos de interconexión en posiciones adyacentes para reducir la longitud de los rastros de interconexión.
Inyección de carga terrestre
La descarga directa de la formación de acoplamiento de la des puede dañar los circuitos sensibles. Al mismo tiempo que se utilizan los diodos tvs, también se utilizan uno o más condensadores de derivación de alta frecuencia. Estos condensadores se colocan entre la fuente de alimentación y el suelo de los componentes vulnerables. Los condensadores de derivación reducen la inyección de carga y mantienen la diferencia de voltaje entre la fuente de alimentación y el terminal de tierra.
El tvs desvía la corriente inducida y mantiene la diferencia de potencial eléctrico del voltaje de compresión del tvs. Los tvs y los condensadores deben estar lo más cerca posible del IC protegido (véase la figura 7), y la longitud de la ruta de tvs al suelo y la longitud de los pines de los condensadores deben ser las más cortas para reducir el efecto inductor parasitario.
El conector debe instalarse en una capa de cobre y platino en la placa de pcb. Idealmente, la capa de cobre y platino debe aislarse del plano de tierra del PCB y conectarse a la almohadilla a través de un cable corto.
Otras guías para el diseño de PCB evitan colocar líneas de señal importantes en los bordes de las placas de pcb, como relojes y señales de reinicio; Establecer las Partes no utilizadas en la placa de circuito impreso en un plano de tierra; La distancia entre el cable de tierra del chasis y el cable de señal es de al menos 4 mm; Mantener la relación vertical y horizontal del cable de tierra del chasis inferior a 5: 1 para reducir el efecto de inducción; Utilizar diodos tvs para proteger todas las conexiones externas; La inducción parasitaria en la ruta de diodos tvs puede causar una sobrecarga de voltaje grave cuando se produce un evento ESG en la inducción parasitaria en el circuito de protección. A pesar del uso de diodos tvs, debido al voltaje de inducción vl = l * di / DT en ambos extremos de la carga de inducción, el voltaje de Sobretensión excesivo todavía puede superar el umbral de voltaje dañado del IC protegido.
El voltaje total soportado por el circuito de protección es la suma del voltaje de compresión del Semiconductor tvs y el voltaje generado por la inducción parasitaria, Vt = VC + vl. La corriente de inducción instantánea de la des puede alcanzar su pico en menos de 1 ns de tiempo (según el estándar IEC 61000 - 4 - 2). Suponiendo que la inducción del cable sea de 20nh por pulgada y la longitud de la línea sea de una cuarta parte de pulgada, el voltaje de sobrealimentación será de 50V / 10A pulso. El estándar de diseño experiencial es diseñar la ruta de desviación lo más corta posible para reducir el impacto de la inducción parasitaria.
Todas las rutas de inducción deben tener en cuenta el uso del Circuito de tierra, la ruta entre el tvs y el cable de señal protegido y la ruta desde el conector hasta el dispositivo tvs. Las líneas de señal que deben protegerse deben conectarse directamente al plano de tierra. Si no hay un plano de tierra, la conexión del Circuito de tierra debe ser lo más corta posible. La distancia entre la puesta a tierra de los diodos tvs y la puesta a tierra de los circuitos protegidos debe ser lo más corta posible para reducir la inducción parasitaria del plano de puesta a tierra.
Finalmente, el dispositivo tvs debe estar lo más cerca posible del conector para reducir el acoplamiento transitorio a la línea cercana. Aunque no hay una ruta directa al conector, este efecto de radiación secundaria también puede causar trastornos en el funcionamiento del resto de la placa de circuito.
