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Récemment, je faisais un test ESD pour l'électronique. A partir des résultats des tests de différents produits, cet ESD est un test très important: si la carte n'est pas bien conçue, lorsque l'électricité statique est introduite, elle provoque un crash du produit et même des dommages aux composants. Dommages Dans le passé, j'ai seulement remarqué que l'ESD endommage les composants, mais je ne m'attendais pas à accorder suffisamment d'attention à l'électronique.
ESD est ce que nous appelons souvent une décharge électrostatique. On sait d'après ce qu'on a appris que l'électricité statique est un phénomène naturel qui se produit généralement par contact entre appareils électriques, frottement, induction, etc. elle se caractérise par une accumulation à long terme et des tensions élevées (pouvant générer des milliers voire des dizaines de milliers de volts d'électricité statique), une faible puissance, Faible courant et temps d'action court. Pour l'électronique, le fonctionnement de l'électronique électrique est souvent instable ou même endommagé si l'ESD n'est pas bien conçu.
Deux méthodes sont généralement utilisées pour effectuer un test de décharge ESD: la décharge par contact et la décharge par air. La décharge de contact est une décharge directe de l'appareil testé; La décharge d'air, également appelée décharge indirecte, est générée par le couplage d'un champ magnétique intense avec une boucle de courant adjacente. La tension de test de ces deux tests est généralement de 2kv - 8kv, les exigences sont différentes dans différentes régions. Par conséquent, avant de concevoir, nous devons d'abord comprendre le marché du produit.
Les deux situations ci - dessus sont des tests de base pour les produits électroniques qui ne fonctionnent pas parce que le corps humain est sous tension ou pour d'autres raisons lorsque le corps humain entre en contact avec des produits électroniques. Le graphique ci - dessous montre les statistiques d'humidité de l'air pour certaines régions à différents mois de l'année. Comme vous pouvez le voir sur le graphique, Las Vegas a un minimum d'humidité tout au long de l'année. Les produits électroniques dans ce domaine devraient accorder une attention particulière à la protection ESD.
Les conditions d'humidité varient d'une région à l'autre du monde, mais en même temps dans une région, si l'humidité de l'air n'est pas la même, l'électricité statique produite est également différente. Le tableau ci - dessous est les données recueillies, d'où il ressort que l'électricité statique augmente avec la diminution de l'humidité de l'air. Cela explique également indirectement pourquoi les étincelles électrostatiques qui se produisent lorsque vous enlevez votre chandail en hiver dans le nord sont importantes.
Puisque l'électricité statique est un grand danger, comment pouvons - nous la protéger? Lors de la conception de la protection électrostatique, nous prenons généralement trois mesures: empêcher les charges externes de couler dans la carte et de causer des dommages; Empêcher les champs magnétiques externes d'endommager la carte; Prévenir les dangers de la création de champs électrostatiques.
Dans la conception réelle du circuit, nous utiliserons une ou plusieurs des méthodes suivantes pour la protection électrostatique:
1. Diode à avalanche pour la protection électrostatique.
C'est aussi une méthode fréquemment utilisée dans la conception. Une approche typique consiste à connecter les diodes à avalanche à la masse en parallèle sur la ligne de signal critique.
Cette approche utilise une diode à avalanche qui répond rapidement et a la capacité de stabiliser le clampage, ce qui permet de consommer une haute tension concentrée en peu de temps pour protéger la carte.
2. Utilisez des condensateurs haute tension pour la protection du circuit.
Dans un tel procédé, un condensateur céramique résistant à une tension d'au moins 1,5 kV est généralement placé à l'emplacement d'un connecteur d'entrée / sortie ou d'un signal de clé et la ligne de connexion est la plus courte possible pour réduire l'inductance de la ligne de connexion. Si vous utilisez un condensateur qui tolère une faible tension, il peut endommager le condensateur et perdre sa protection.
3. Protection de circuit utilisant des billes magnétiques de ferrite.
Les billes magnétiques de ferrite atténuent bien le courant ESD et peuvent également inhiber le rayonnement. Les billes magnétiques de ferrite sont un très bon choix lorsqu'elles sont confrontées à deux problèmes.
4. Méthode d'éclateur.
Cette méthode peut être vue dans un morceau de matériau. La méthode spécifique consiste à utiliser du cuivre triangulaire dont les pointes sont alignées les unes sur les autres sur une couche de lignes microruban constituée de cuivre. Une extrémité du cuivre triangulaire est connectée à la ligne de signal, tandis que l'autre extrémité est en cuivre triangulaire. Connecté à la terre. Lorsqu'il y a de l'électricité statique, elle produit des décharges violentes et consomme de l'énergie électrique.
5. La méthode utilisant le filtre LC pour protéger le circuit.
Un filtre composé de LC permet de réduire efficacement les entrées électrostatiques haute fréquence dans le circuit. La réactivité de l'inductance est si bonne qu'elle peut inhiber l'entrée de l'ESD haute fréquence dans le circuit, tandis que le condensateur Shunte l'énergie haute fréquence de l'ESD vers la masse. Dans le même temps, ce type de filtre permet également de lisser les bords du signal et de réduire l'effet RF, les performances en termes d'intégrité du signal étant encore améliorées.
6. Panneau multicouche pour la protection ESD.
Lorsque les fonds le permettent, le choix d'un panneau multicouche est également un moyen efficace de prévenir l'ESD. Dans les plaques multicouches, grâce à un plan de masse complet à proximité des traces, cela permet un couplage plus rapide de l'ESD au plan de basse impédance, protégeant ainsi l'action des signaux critiques.
7. Une méthode de protection pour laisser une bande de protection sur la périphérie de la carte.
Cette méthode consiste généralement à tracer des traces autour d'une carte sans couche de soudure. Lorsque les conditions le permettent, attachez les traces au boîtier. Dans le même temps, il convient de noter que les traces ne peuvent pas former une boucle fermée afin de ne pas former une antenne en anneau, causant plus de problèmes.
8. Utilisez des dispositifs CMOS ou des dispositifs TTL avec des diodes de clampage pour la protection du circuit.
Cette méthode utilise le principe d'isolation pour protéger la carte. Comme ces dispositifs sont protégés par des diodes de clampage, la complexité de la conception est réduite dans la conception réelle du circuit.
9. Utilisez un condensateur de découplage.
Ces condensateurs de découplage doivent avoir de faibles valeurs ESL et ESR. Pour les ESD basse fréquence, les condensateurs de découplage réduisent la surface de boucle. En raison de l'influence de son ESL, la fonction de l'électrolyte est affaiblie et l'énergie à haute fréquence peut être mieux filtrée.
En bref, bien que l'ESD soit horrible et ait même des conséquences graves, seule la protection des lignes d'alimentation et de signal sur le circuit peut empêcher efficacement le courant ESD de circuler dans le PCB. Parmi eux, mon patron dit souvent « une bonne mise à la terre d'une planche est roi», et j'espère que cette phrase vous donnera également l'effet de briser la lucarne.
