Criteris de supressió de l'EDS per al disseny de PCB
La distribució de PCB és un element clau de la protecció ESD, i un disseny PCB raonable pot reduir el cost innecessari de la solució de problemes i la reelaboració. En el disseny de PCB, a causa de l’ús de díodes supressors de tensió transitori (TVS) per suprimir la injecció de càrrega directa degut a la descàrrega d’ESD, és més important en el disseny de PCB superar l’efecte de camp electromagnètic d’interferència electromagnètica (EMI) generat per la intensitat de descàrrega. Aquest article proporcionarà pautes de disseny de PCB que puguin optimitzar la protecció ESD.
Circuit bucle
El corrent és induït al circuit bucal per inducció, i aquests bucles estan tancats i tenen un flux magnètic variable. La magnitud del corrent és proporcional a la zona de l’anell. Els bucles més grans contenen més flux magnètic, que indueix un corrent més fort en el circuit. Per tant, s'ha de reduir l’àrea del bucle.
El bucle més comú es mostra a la figura 1, que està formada per la font d'alimentació i la massa. Sempre que sigui possible, es poden utilitzar dissenys de PCB multicapa amb avions elèctrics i terrestres. La placa multicapa no només minimitza la zona de bucle entre la font d'alimentació i la massa, sinó que també redueix el camp electromagnètic EMI d'alta freqüència generat pel pols ESD.
Si no es pot utilitzar una placa multicapa, els cables de la línia elèctrica i de la terra han d'estar connectats en una graella com es mostra a la figura 2. La connexió a la xarxa pot funcionar com a pla elèctric i de terra. Utilitzeu vias per connectar les traces de cada capa. L’espai entre connexió hauria d’estar inferior a 6 cm en cada sentit. A més, quan es fa el cablejat, la font d'alimentació i els rastres de terra tan a prop com sigui possible també poden reduir l'àrea de bucle, com es mostra a la figura 3.
Una altra forma de reduir l'àrea de bucle i induir el corrent és reduir els camins paral·lels entre dispositius interconnectats, vegeu la figura 4.
Es pot utilitzar un cable protector quan s’ha d’utilitzar un cable de senyal superior a 30 cm, com es mostra a la fig. Un millor enfocament és col·locar la formació a prop de la línia de senyal. Quan s’utilitzi la línia de senyal, s’ha de situar a menys de 13 mm de la línia de protecció o de la línia de terra.
Com es mostra a la figura 6, la línia de senyal de llarg (> 30 cm) o la línia elèctrica de cada component sensible es col·loca a través de la seva línia de terra. Les línies creuades han d'estar ordenades a intervals regulars de dalt a baix o d'esquerra a dreta.
Longitud de connexió del circuit
Una línia de senyal llarga també pot ser una antena que rep l'energia del pols ESD. L’ús d’una línia de senyal més curta tant com sigui possible pot reduir l’eficiència de la línia de senyal com a antena de camp electromagnètic ESD.
Intenteu col·locar els dispositius interconnectats en ubicacions adjacents per reduir la longitud de les traces interconnectades.
Injecció de càrrega a terra
La descàrrega directa de l'EDS al pla de terra pot danyar els circuits sensibles. Un o més condensadors de bypass d'alta freqüència també s’utilitzen mentre s’utilitzen els díodes TVS, que es col·loquen entre la font d’alimentació del component consumible i el sòl. El condensador de bypass redueix la injecció de càrrega i manté la diferència de tensió entre la font d'alimentació i el port de terra.
El TVS evita la intensitat induïda i manté la diferència de potencial de la tensió de fixació de TVS. Els televisors i els condensadors han de situar-se el més a prop possible del circuit protegit (vegeu la figura 7). Assegureu-vos que la TVS a la longitud del terra i la longitud del pin de condensador siguin les més curtes per reduir els efectes de la inductància parasitària.
El connector ha de ser muntat a la capa de coure-platí de la PCB. Idealment, la capa de coure-platí ha d'estar aïllada del pla de terra de la PCB i connectada al coixinet mitjançant una línia curta.
Altres pautes per al disseny de PCB
1. Eviteu disposar de línies de senyal importants com ara rellotges i senyals de restabliment a la vora del PCB;
2. Col·loqueu la part no utilitzada del PCB al pla de terra
3. El cable de terra del xassís i la línia de senyal estan separats com a mínim de 4 mm;
4. Mantingueu la proporció d'aspecte del cable de terra inferior al 5: 1 per reduir l’efecte de la inductància;
5. Utilitzeu els díodes TVS per protegir totes les connexions externes;
Protecció de la inductància parasitària al circuit
La inductància parasitària del camí del díode de TVS pot provocar una intensitat de tensió greu en cas d’un esdeveniment ESD. Malgrat l'ús d'un díode TVS, una tensió d'excés excessiva encara pot superar el llindar de tensió danyat de l'IC protegida a causa de la tensió induïda VL = L × di / dt a través de la càrrega inductiva.
La tensió total a la qual se sotmet el circuit de protecció és la suma de la tensió generada per la tensió de la brida del díode de TVS i la inductància parasitària, VT = VC + VL. Un corrent ESD transitori indueix pics en menys de 1 ns (segons IEC 61000-4-2), suposant una inductància de plom de 20 nH per polzada, una longitud de línia d’un quart de polzada i una tensió de sobrepassat de 50V / 10A . La regla de disseny empírica consisteix a minimitzar l’efecte de la inductància paràsita dissenyant el camí de derivació el més curt possible.
Tots els camins inductius han de tenir en compte el bucle de terra, el camí entre la TVS i la línia de senyal protegida i el camí des del connector al dispositiu TVS. La línia de senyal protegida ha d'estar connectada directament al pla de terra. Si no hi ha cap pla de terra, el bucle de terra ha de ser el més curt possible. La distància entre el sòl del díode TVS i el punt de terra del circuit protegit ha de ser tan curta com sigui possible per reduir la inductància parasitària del pla de terra.
Finalment, el dispositiu TVS ha de ser el més proper possible al connector per reduir l'acoblament transitori a les línies properes. Tot i que no hi ha cap ruta directa cap al connector, aquest efecte de radiació secundària també pot causar un mal funcionament en altres parts del tauler.
La distribució de PCB és un element clau de la protecció ESD, i un disseny PCB raonable pot reduir el cost innecessari de la solució de problemes i la reelaboració. En el disseny de PCB, a causa de l’ús de díodes de supressió de tensió transitòria (TVS) per suprimir la injecció de càrrega directa a causa de la descàrrega d’ESD, és més important en el disseny de PCB superar l’efecte de camp electromagnètic d’interferència electromagnètica (EMI) generat per la intensitat de descàrrega. Aquest article proporcionarà pautes de disseny de PCB que puguin optimitzar la protecció ESD.