PCB科技 - 電路板靜電放電設計的實踐經驗

最近我在做電子產品的靜電放電測試. 根據不同產品的測試結果, 我們發現，該ESD是一項非常重要的測試：如果 電路板 設計得不好, 當引入靜電時, 它會導致產品崩潰，甚至組件崩潰. 損壞. 在過去, 我只注意到靜電放電會損壞部件, 但我沒想到會對電子產品給予足够的關注.

靜電放電是我們常說的靜電放電. 從學到的知識, 可以知道靜電是一種自然現象, 通常通過接觸產生, 摩擦, 電器之間的感應, 等. It is characterized by long-term accumulation and high voltage (which can generate thousands of volts or even tens of thousands of volts of static electricity. ), 低功耗, 低電流和短動作時間. 對於電子產品, 如果 靜電放電設計 設計得不好, 電子電氣產品的運行經常不穩定甚至損壞.

進行靜電放電試驗時，通常使用兩種方法：接觸放電和空氣放電。 接觸放電是指對被測設備直接放電； 空氣放電也稱為間接放電，由强磁場與相鄰電流回路耦合產生。 這兩次試驗的試驗電壓一般為2KV-8KV，不同地區的要求不同。 囙此，在設計之前，我們必須先瞭解產品的市場。

上述兩種情况是人體接觸電子產品時，由於人體帶電或其他原因而無法工作的電子產品的基本測試。 下圖顯示了一些地區在一年中不同月份的空氣濕度統計資料。 從圖中可以看出，拉斯維加斯全年濕度最低。 該領域的電子產品應特別注意ESD保護。

世界不同地區的濕度條件不同，但同時在一個地區，如果空氣濕度不一樣，產生的靜電也不同。 下錶是收集的數據，從中可以看出，靜電隨著空氣濕度的降低而新增。 這也間接解釋了為什麼北方冬天脫毛衣時產生的靜電火花很大。

既然靜電危害很大，我們該如何保護它？ 在設計靜電防護時，我們通常採取3個步驟：防止外部電荷流入電路板並造成損壞； 防止外部磁場損壞電路板； 防止靜電場產生的危害。

在實際電路設計中，我們將使用以下一種或多種方法進行靜電防護：

1、用於靜電防護的雪崩二極體。

這也是設計中經常使用的方法。 典型的方法是在關鍵訊號線上將雪崩二極體並聯接地。

這種方法是使用雪崩二極體快速回應並具有穩定鉗比特的能力，可以在短時間內消耗集中的高壓以保護電路板。

2、使用高壓電容器進行電路保護。

在這種方法中，耐受電壓至少為1.5KV的陶瓷電容器通常放置在輸入/輸出連接器或關鍵訊號的位置，並且連接線盡可能短，以减少連接線的電感。 如果使用低耐受電壓的電容器，將導致電容器損壞並失去保護。

3、使用鐵氧體磁珠進行電路保護。

鐵氧體磁珠可以很好地衰减靜電放電電流，也可以抑制輻射。 當面臨兩個問題時，鐵氧體磁珠是一個很好的選擇。

4、火花隙法。

這種方法可以在一塊資料中看到。 具體方法是在由銅組成的微帶線層上使用尖端相互對齊的3角形銅。 3角銅的一端連接到訊號線，另一端是3角銅。 接地。 當有靜電時，它會產生急劇放電並消耗電能。

5、使用LC濾波方法保護電路。

由LC組成的濾波器可以有效减少高頻靜電進入電路。 電感器的感應電抗特性非常好地抑制高頻靜電放電進入電路，而電容器將靜電放電的高頻能量分流到地面。 同時，這種濾波器還可以平滑訊號的邊緣，减少射頻效應，並且在信號完整性方面的效能得到了進一步的提高。

6. 多層板 用於ESD保護.

在資金允許的情况下，選擇多層板也是防止靜電放電的有效手段。 在多層板中，由於有一個完整的接地層靠近軌跡，這可以使靜電放電更快地耦合到低阻抗平面，然後保護關鍵訊號的作用。

7.、在電路板週邊留下保護帶的保護方法。

這種方法通常是在沒有焊接層的電路板周圍繪製痕迹。 條件允許時，將痕迹連接到殼體上。 同時，應注意的是，軌跡不能形成閉環，以免形成環形天線而造成更大的麻煩。

8、使用帶有箝比特二極體的CMOS器件或TTL器件進行電路保護。

該方法使用隔離原理來保護電路板。 由於這些器件由箝比特二極體保護，囙此在實際電路設計中降低了設計的複雜性。

9、使用去耦電容器。

這些去耦電容器必須具有較低的ESL和ESR值。 對於低頻靜電放電，去耦電容器减少了回路面積。 由於其ESL的作用，電解質功能减弱，可以更好地過濾高頻能量。

簡言之, 儘管靜電放電很可怕，甚至可能帶來嚴重後果, 但只有通過保護電路上的電源線和訊號線, 這樣可以有效防止ESD電流流入 印刷電路板. 其中, 我的老闆經常說：“董事會的良好基礎是王道。”, 我希望這句話也能給你帶來打破天窗的效果.