Teknik PCB - Pengalaman praktik desain ESD papan sirkuit-bagaimana PCB menghasilkan PCB berkualiti tinggi

Baru-baru ini saya melakukan ujian ESD produk elektronik. Dari hasil ujian produk berbeza, ditemukan bahawa ESD ini adalah ujian yang sangat penting: jika papan sirkuit tidak direka dengan baik, apabila elektrik statik diperkenalkan, ia akan menyebabkan produk hancur atau bahkan komponen. Kerosakan. Dalam masa lalu, saya hanya perasan bahawa ESD akan merusak komponen, tetapi saya tidak mengharapkan untuk memberi perhatian cukup kepada produk elektronik.

ESD adalah apa yang kita sering panggil pelepasan elektrostatik. Dari pengetahuan yang dipelajari, boleh diketahui bahawa elektrik statik adalah fenomena semulajadi, yang biasanya dihasilkan melalui kenalan, pecahan, induksi antara peralatan elektrik, dll. Ia berkarateristikan oleh akumulasi jangka panjang dan tegangan tinggi (yang boleh menghasilkan ribuan volts atau bahkan puluhan ribu volts elektrik statik), tenaga rendah, - masa tindakan semasa dan pendek rendah. Untuk produk elektronik, jika rancangan ESD tidak direka dengan baik, operasi produk elektronik dan elektrik sering tidak stabil atau bahkan rosak.

Dua kaedah biasanya digunakan apabila melakukan ujian pembuangan ESD: pembuangan hubungan dan pembuangan udara. Lepaskan kenalan adalah untuk melepaskan secara langsung peralatan yang sedang diuji; penghapusan udara juga dipanggil penghapusan langsung, yang dijana oleh sambungan medan magnetik kuat ke gelung semasa bersebelahan. Tengah ujian untuk dua ujian ini adalah biasanya 2KV-8KV, dan keperluan berbeza dalam kawasan berbeza. Oleh itu, sebelum merancang, kita mesti pertama-tama mencari pasar untuk produk.

Kedua situasi di atas adalah ujian asas untuk produk elektronik yang tidak boleh berfungsi disebabkan elektrifikasi tubuh manusia atau sebab lain apabila tubuh manusia datang dalam kenalan dengan produk elektronik. Figur di bawah menunjukkan statistik kelembapan udara bagi beberapa kawasan dalam bulan-bulan berbeza tahun. Ia boleh dilihat dari angka bahawa Lasvegas mempunyai kelembaman paling sedikit sepanjang tahun. Produk elektronik di kawasan ini patut memberi perhatian istimewa kepada perlindungan ESD.

Keadaan kelembaman berbeza di bahagian-bahagian dunia, tetapi pada masa yang sama di kawasan, jika kelembaman udara tidak sama, elektrik statik yang dihasilkan juga berbeza. Jadual berikut adalah data yang dikumpulkan, dari mana ia boleh dilihat bahawa elektrik statik meningkat semasa kemaluan udara menurun. Ini juga secara tidak langsung menjelaskan sebab mengapa bintang statik yang dijana apabila melepaskan sweater di musim sejuk utara sangat besar.

Kerana elektrik statik adalah bahaya yang besar, bagaimana kita melindunginya? Apabila merancang perlindungan elektrik statik, kita biasanya mengambil tiga langkah: mencegah muatan luar mengalir ke papan sirkuit dan menyebabkan kerosakan; menghalang medan magnet luaran daripada merusak papan sirkuit; mencegah generasi medan elektrostatik kerosakan.

Dalam rancangan sirkuit sebenar, kita akan menggunakan salah satu atau lebih kaedah berikut untuk perlindungan elektrostatik:

1. Diod lanjutan untuk perlindungan elektrostatik.

Ini juga kaedah yang sering digunakan dalam desain. pendekatan biasa adalah untuk menyambungkan dioda avalanche ke tanah secara selari pada garis isyarat kunci.

Kaedah ini adalah untuk menggunakan dioda lapisan untuk bertindak cepat dan mempunyai kemampuan untuk stabilkan tekanan, yang boleh memakan tenaga tinggi berkonsentrasi dalam masa singkat untuk melindungi papan sirkuit.

2. Guna kondensator tenaga tinggi untuk perlindungan sirkuit.

Dalam pendekatan ini, kondensator keramik dengan tenaga tahan sekurang-kurangnya 1.5KV biasanya ditempatkan dalam sambungan I/O atau kedudukan isyarat kunci, dan garis sambungan adalah sebaik mungkin untuk mengurangkan induktan garis sambungan. Jika kondensator dengan tenaga tahan rendah digunakan, ia akan menyebabkan kerosakan pada kondensator dan kehilangan perlindungannya.

3. Guna kacang ferrit untuk perlindungan sirkuit.

Kacang ferrit boleh mengurangi semasa ESD dengan baik, dan juga dapat menekan radiasi. Apabila menghadapi dua masalah, serangga ferrit adalah pilihan yang sangat baik.

4. Kaedah ceroboh.

Kaedah ini dilihat dalam sepotong bahan. Kaedah khusus adalah untuk menggunakan tembaga segitiga dengan ujung yang dijajar satu sama lain pada lapisan garis microstrip yang terdiri dari tembaga. Satu hujung tembaga segitiga disambung dengan garis isyarat, dan yang lain adalah tembaga segitiga. Sambung ke tanah. Apabila ada elektrik statik, ia akan menghasilkan discharge tajam dan menghasilkan tenaga elektrik.

5. Guna kaedah penapis LC untuk melindungi sirkuit.

Penapis yang terdiri dari LC boleh mengurangkan elektrik statik frekuensi tinggi daripada memasuki sirkuit. Karakteristik reaksi induktif induktor sangat baik untuk menghalang ESD frekuensi tinggi dari memasuki sirkuit, sementara kondensator menghentikan tenaga frekuensi tinggi ESD ke tanah. Pada masa yang sama, jenis penapis ini juga boleh lembut pinggir isyarat dan mengurangkan kesan RF, dan prestasi telah diperbaiki lagi dalam terma integriti isyarat.

Papan berbilang lapisan untuk perlindungan ESD.

Bila dana dibenarkan, memilih papan pelbagai lapisan juga merupakan cara yang efektif untuk mencegah ESD. Dalam papan berbilang lapisan, kerana terdapat pesawat tanah lengkap dekat dengan jejak, ini boleh membuat pasangan ESD ke pesawat impedance rendah lebih cepat, dan kemudian melindungi peran isyarat kunci.

7. Kaedah perlindungan untuk meninggalkan pita perlindungan di periferi papan sirkuit.

Kaedah ini biasanya untuk melukis jejak sekeliling papan sirkuit tanpa lapisan penywelding. Apabila syarat membenarkan, sambungkan jejak ke rumah. Pada masa yang sama, perlu dikatakan bahawa jejak tidak boleh membentuk gelung tertutup, supaya tidak membentuk antena gelung dan menyebabkan masalah yang lebih besar.

8. Guna peranti CMOS atau peranti TTL dengan dioda pegang untuk perlindungan sirkuit.

Kaedah ini menggunakan prinsip pengasingan untuk melindungi papan sirkuit. Kerana peranti-peranti ini dilindungi oleh diod memeluk, kompleksiti rancangan ini dikurangi dalam rancangan sirkuit sebenar.

9. Guna kondensator pemisahan.

Kondensator pemisahan ini mesti mempunyai nilai ESL dan ESR rendah. Untuk ESD frekuensi rendah, kondensator pemisahan mengurangkan kawasan loop. Kerana kesan ESL, fungsi elektrolit lemah, yang boleh menapis tenaga frekuensi tinggi lebih baik.

Secara singkat, walaupun ESD adalah mengerikan dan bahkan boleh membawa konsekuensi serius, tetapi hanya dengan melindungi bekalan kuasa dan garis isyarat pada litar, maka arus ESD boleh secara efektif dihalangi daripada mengalir ke dalam PCB. Di antara mereka, bos saya sering berkata "mendarat baik papan adalah raja", saya harap kalimat ini juga boleh membawa anda kesan dari memecahkan cahaya langit.