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PCB静电 PCB防静电

时间:2022-04-29 10:25:40 来源:PCBA 点击:0

PCB静电 PCB防静电

微电子电路现在面临的风险比以前更严重,元凶是静电放电ESD。这些灾难是隐藏的杀手,特别喜欢攻击敏感的IC。在一次静电放电事件中,可能不能保证PCB。抗静电放电设计,如果一步走错的话,可能会影响发售时间的延迟、开发的进展,让顾客生气。如果有一些高压的话,意味着你的茶碗不被保证。

在尺寸不断缩小的微电子时代,如果在ESD瞬变出现PCB设计之前没有有效抑制,ESD事件很有可能破坏你的产品设计。

写这篇文章的时候,正好想起了几个月前发生的有趣的事情。急得头脑发昏的客人,希望能够保护系统lsquo。愤怒的rsquo;ESD瞬变伤害。这位可怜的工程师遭遇了一系列ESD故障的打击,淹没了他的产品计划。他一定是不小心弄错了。或者一定泄露了一些步骤。

首先,他在任意的I/O接口上没有构建保护钳位元电路,也没有保护瞬态电压抑制TVS钳位元部件配置PCB焊盘lsquo。安全阀rsquo;措施。使问题更加复杂的是,这种特殊产品的I/O端口连接到高速、非常敏感的通信IC上。因此,这些电路板的通信在不太发生ESD事件的情况下发生故障。图1表示在数据线路中使用了钳位元二极体的例子。

图1:TVS二极体可以在数据线路上提供ESD保护。图中ESD显示带保护功能的USB 2.0数据线。

当第一电路板未通过时ESD一致性测试,客户将继续发布更新后的版本1和版本2。但是,这次不能再做了lsquo;胡说八道。这位客户明显发现了ESD额定电压plusmn。15kV的TVS夹紧管。他在电路板的几个I/O端口上放置了几个TVS,然后,很兴奋这个元件可以确保他的系统对抗plusmn。15kV的ESD冲击。这种方向是正确的,但基本上对ESD的威胁持轻视态度。此时,他发现使用TVS可以带来一定程度的改善,但第二版的电路仍然没有通过plusmn。15kV电压测试。图2是示出TVS二极体是如何lsquo的图。钳位rsquo;ESD来自脉冲的电压。

图2:钳子二极体可以减少来自ESL脉冲的电压,并且可以有效地防止电路的损伤。

因为受到了两次电击,这个工程师怀着惊讶的心情向我们求助。随着我们深入分析和理解问题,我真的感到了这位工程师的焦虑和恐惧。实际上,这个工程师PCB设计线路上乱列的ESD过渡信号不仅会对电路板上的通信元件造成危害,也会对他的工作产生威胁。他早就需要解决办法。因为不等待时间,所以在这个延迟设计的另一边有失去忍耐力的客人。我们很快就继承了这个问题。他把电路板寄给我们Semtech实验室,希望我们保护这个产品不受ESD的伤害,同时表明了保护他的公司的信誉和工作。

但是,首先必须明确的误解是TVS钳位元件资料手册的plusmn。15kV的额定值与PCB想要达到的系统级别的保护阈值几乎无关。其额定值TVS指元件自身的故障阈值,但不等于系统保证的干扰防止度。事实已经清楚,他的系统电路过于敏感,如果满足TVS元件的电容限制和尺寸要求条件,则难以达到plusmn。15kV系统级别的干扰防止要求。

进而,说明所有TVS元件与生俱来不相同。制造商制造的两个TVS钳位元部件的夹持性能有很大的差别。在产品开发周期非常严格的情况下,选择便宜又山寨的零件不是好方法。因此,必须对他的电路板进行改造,以使用一些更新的高性能、低侧钳位元部件来抑制这些元件的高峰值电流。这样,如图3所示,电路基板的干扰防止性能终于显著改善了。

图3:通过增加瞬态电压抑制,可以显著减少钳位电压并保护敏感IC。

他的系统现在可以很容易地通过mn。8kV测试(大部分情况plusmn;8kV就足够了。电路板仍不能通过plusmn,但进行了15kV接触放电试验(扩展目标),比以前的结果要好得多。基于此,为了进一步提高系统的韧性,可以压缩残余瞬态电流,但是在不影响信号性能的线路上增加了小的串联电阻。

增加电阻不是最理想的方法,但确实提高了电阻ESD的性能,在这种设计后期阶段提供了更容易的修复方法。最终结果表明,坚固的产品,舒适的终端使用者,快乐的老板,以及更深入的了解ESD保护知识的工程师。像他们说的那样ldquo;增加了抵抗力,产生了四、二公斤的效果。rdquo;我觉得在他的下一个设计中,最后一个瞬间会发现ESD错误会更积极地避免。

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