Новости PCB - Методы подавления ESD при проектировании PCB

Проводка PCB является ключевым компонентом защиты ESD. Разумная конструкция PCB может снизить ненужные затраты, связанные с проверкой неисправности и переделкой. При проектировании PCB, поскольку диоды переходных ингибиторов напряжения (TVS) используются для подавления прямого впрыска заряда, вызванного разрядом ESD, преодоление электромагнитных помех (EMI) электромагнитного магнитного эффекта, создаваемого разрядным током, имеет еще большее значение при проектировании PCB. В этой статье будет представлено руководство по проектированию PCB, которое оптимизирует защиту ESD.

Электрический ток входит в контур через индукцию. Эти контуры закрыты и имеют изменяющийся магнитный поток. Размер тока пропорционален площади кольца. Большие контуры содержат больше магнитного потока, поэтому в цепи ощущается более сильный ток. Поэтому необходимо сократить площадь кольцевой дороги.

Наиболее распространенный контур, как показано на рисунке 1, состоит из источника питания и заземления. Там, где это возможно, можно использовать многослойную конструкцию PCB с электропитанием и плоскостью заземления. Многоуровневые платы не только минимизируют площадь кольца между источником питания и землей, но и уменьшают высокочастотное электромагнитное поле EMI, создаваемое импульсами ESD.

Если многослойная плата не может быть использована, провода, используемые для питания и заземления, должны быть подключены к сети, как показано на рисунке 2. Подключение к энергосистеме может выполнять функции электричества и заземления. Используйте перфорированные линии для подключения каждого слоя. Интервал между отверстиями в каждом направлении должен быть в пределах 6 см. Кроме того, при прокладке кабеля максимальное приближение линии электропитания и заземления также может уменьшить площадь кольца.

Другой способ уменьшить площадь кольца и индукционный ток - уменьшить параллельные пути между подключенными устройствами.

Когда необходимо использовать линии сигнального соединения длиной более 30 см, можно использовать линии защиты, как показано на рисунке 5. Лучшим способом является размещение плоскости заземления вблизи линии сигнала. Сигнальные линии должны находиться в пределах 13 мм от защитной линии или заземленного слоя.

Как показано на рисунке 6, длинные сигнальные линии (> 30 см) или линии электропитания каждого чувствительного элемента пересекаются с их наземными линиями. Перекрестки должны быть расположены через регулярные интервалы сверху вниз или слева направо.

Сигнальные линии с длинной проводкой также могут быть антеннами, принимающими импульсную энергию ESD. Максимально возможное использование более коротких сигнальных линий для снижения эффективности сигнальных линий как антенн, принимающих электромагнитное поле ESD. Насколько это возможно, соединительные устройства размещаются в соседних местах, чтобы уменьшить длину соединительных следов.

впрыск наземного заряда

Прямой разряд ESD в пластах может повредить чувствительные схемы. В сочетании с TVS - диодом используется один или несколько высокочастотных шунтирующих конденсаторов. Эти конденсаторы расположены между источником питания и заземлением уязвимых компонентов. Конденсаторы шунтирования уменьшают впрыск заряда и поддерживают перепад напряжения между источником питания и заземленными зажимами.

TVS шунтирует индукционный ток и поддерживает разность потенциалов напряжения фиксации TVS. TVS и конденсаторы должны быть как можно ближе к защищенному IC (см. рисунок 7), а длина пути TVS к заземлению и длина штыря конденсатора должны быть минимальными, чтобы уменьшить паразитный индуктивный эффект.

Соединитель должен быть установлен на медно - платиновом слое на пластине PCB. В идеале медно - платиновый слой должен быть изолирован от плоскости заземления PCB и соединен к сварному диску коротким проводом.

Другие инструкции по проектированию PCB избегают размещения важных сигнальных линий на краю PCB - платы, таких как часы и сигналы сброса; Установить неиспользуемые части на панели PCB в плоскость заземления; Расстояние между линией заземления шасси и линией сигнала не менее 4 мм; Поддержание соотношения сторон заземления шасси менее 5: 1 для уменьшения индуктивного эффекта; Защита всех внешних соединений с помощью TVS - диодов; Паразитическая индукция на пути к диоду TVS с паразитной индуктивностью в защитной цепи может привести к серьезному перенапряжению напряжения в случае ESD - события. Несмотря на использование диода TVS, из - за индукционного напряжения VL = L * di / dt на обоих концах индукционной нагрузки чрезмерное напряжение перенапряжения все еще может превышать порог поврежденного напряжения защищенной IC.

Общее напряжение, выдерживаемое защитной цепью, представляет собой сумму напряжения фиксации диода TVS и напряжения, создаваемого паразитной индуктивностью, VT = VC + VL. Переходный индукционный ток ESD может достигать пика менее чем за 1 НС (согласно стандарту IEC 61000 - 4 - 2). Предположим, что индуктивность провода составляет 20 нН на дюйм, длина линии - четверть дюйма, а напряжение перенапряжения будет импульсом 50V / 10A. Стандарт эмпирического проектирования состоит в том, чтобы спроектировать шунтирующий путь как можно короче, чтобы уменьшить влияние паразитной индуктивности.

Все индукционные пути должны учитывать использование цепей заземления, пути между ТВС и защищенными сигнальными линиями и пути от разъема к устройству ТВС. Защищенные линии сигнала должны быть соединены непосредственно с плоскостью заземления. Если нет плоскости заземления, соединение контура заземления должно быть как можно короче. Расстояние между заземлением диода TVS и местом заземления защищенной цепи должно быть как можно короче, чтобы уменьшить паразитную индуктивность плоскости заземления.

Наконец, устройства TVS должны быть как можно ближе к разъему, чтобы уменьшить переходную связь с близлежащими линиями. Хотя прямой путь к разъему отсутствует, этот эффект вторичного излучения также может привести к нарушению работы других частей платы.