PCB Tecnico - Progettazione a scarica elettrostatica (ESD) della scheda PCB

Progettazione di scarica elettrostatica (ESD) della scheda PCB, Molti ingegneri di progettazione di prodotti di solito iniziano a considerare il problema della scarica antistatica (ESD) quando il prodotto entra nel processo di produzione. Se l'apparecchiatura elettronica non può superare la prova di scarica antistatica, di solito la soluzione finale deve utilizzare componenti costosi, assemblaggio manuale durante il processo di produzione o persino riprogettare. Pertanto, il progresso del prodotto è destinato ad essere influenzato.

Anche un progettista esperto di scarica elettrostatica (ESD) potrebbe non sapere quali parti del progetto contribuiscono alla scarica antistatica (ESD). La maggior parte dei dispositivi elettronici si trovano in un ambiente pieno di ESD 99% della loro vita. ESD potrebbe non provenire dal corpo umano, dai mobili o persino dal dispositivo stesso. È raro che le apparecchiature elettroniche subiscano completamente danni alla progettazione ESD, ma l'interferenza ESD è molto comune, che può portare a blocco, reset, perdita di dati e inaffidabilità delle apparecchiature. Il risultato può essere che le apparecchiature elettroniche spesso si guastano nell'inverno freddo e secco, ma si mostrano normali durante la manutenzione, il che inevitabilmente inciderà sulla fiducia degli utenti nelle apparecchiature elettroniche e nei loro produttori.

1. Il meccanismo di generazione ESD

Quando un conduttore carico si avvicina ad un altro conduttore, un forte campo elettrico sarà stabilito tra i due conduttori, causando guasti causati dal campo elettrico. Quando la tensione tra due conduttori supera la tensione di rottura dell'aria e del mezzo isolante tra di loro, si verificherà un arco di progettazione ESD. In 0.7ns a 10ns, la corrente dell'arco di progettazione ESD può raggiungere decine di ampere o persino superare 100A. L'arco ESD genera un forte campo magnetico con una gamma di frequenze di 1MHz-500MHz, che è accoppiato induttivamente ad ogni ciclo di cablaggio adiacente, e genera una corrente di oltre 15A e un'alta tensione di oltre 4KV entro un intervallo di 10cm dall'arco ESD. L'arco ESD sarà mantenuto fino a quando i due conduttori sono in contatto cortocircuito o la corrente è troppo bassa per sostenere l'arco.

2. layout PCB anti-ESD e progettazione di cablaggio

1. Utilizzare una struttura di scheda PCB multistrato il più possibile e organizzare un alimentatore dedicato e un piano di terra sullo strato interno della scheda PCB. Usa condensatori di bypass e disaccoppiamento. Cerca di posizionare ogni livello di segnale vicino a uno strato di potenza o a uno strato di terra. Per PCB ad alta densità con componenti sulla superficie superiore e inferiore, linee di connessione corte e molti terreni riempiti, considerare l'utilizzo di cavi interni.

2. Assicurarsi che il layout di ogni circuito funzionale e dei componenti tra ogni circuito funzionale sia il più compatto possibile. Per circuiti o componenti sensibili suscettibili a ESD, dovrebbero essere posizionati vicino al centro della scheda PCB in modo che possano essere utilizzati altri circuiti per loro. Fornisca un certo effetto schermante. Nelle aree che possono essere colpite direttamente dalla progettazione ESD, un cavo di terra deve essere posizionato vicino a ogni linea di segnale.

3. all'interfaccia I/O dell'apparecchiatura in cui la progettazione ESD è facile da entrare e il luogo in cui le mani umane spesso hanno bisogno di toccare o operare, come il pulsante di reset, la porta di comunicazione, il pulsante on/off, il pulsante di funzione, ecc. Di solito posiziona una protezione transitoria, la resistenza di serie o le perle magnetiche all'estremità ricevente.

4. Per garantire che la linea del segnale sia il più breve possibile, quando la lunghezza della linea del segnale è maggiore di 12 pollici (30 cm), assicurarsi di posare un filo di terra in parallelo.

5. Assicurarsi che l'area del loop tra la linea del segnale e il loop corrispondente sia il più piccolo possibile. Per segnali lunghi, cambiare la posizione della linea di segnale e del cavo di massa ogni pochi centimetri o pollici per ridurre l'area del loop.

6. Assicurarsi che l'area del ciclo tra l'alimentazione elettrica e la terra sia il più piccolo possibile e posizionare un condensatore ad alta frequenza vicino a ogni pin di alimentazione del circuito integrato (IC).

7. Quando possibile, riempire l'area inutilizzata con terra e collegare la terra riempita di tutti gli strati ogni distanza <2inch (5cm).

8. Quando la lunghezza dell'apertura sull'alimentazione elettrica o sul piano di terra supera 8mm, utilizzare un filo stretto per collegare entrambi i lati dell'apertura.

9. La linea di reset, la linea del segnale di interruzione o la linea del segnale di innesco del bordo non possono essere disposti vicino al bordo della scheda PCB.

10. Disporre il percorso di terra anulare intorno all'intera periferia della scheda PCB e rendere la larghezza di terra anulare di tutti gli strati maggiore di 100mil (2.54mm) il più possibile. Collegare il terreno dell'anello di tutti gli strati con fori via ogni 500 mil (12,7 mm), e la linea di segnale è a più di 20 mil (0,5 mm) di distanza dal terreno dell'anello.