ESD elnyomási kritériumok a NYÁK tervezéséhez
A PCB-elrendezés az ESD-védelem egyik kulcsfontosságú eleme, és az ésszerű PCB-tervezés csökkentheti a hibaelhárítás és az újrafeldolgozás szükségtelen költségét. A NYÁK-tervezés során az átmeneti feszültségcsökkentő (TVS) diódák használata az ESD kisülése miatt a közvetlen töltés befecskendezésének elnyomása érdekében fontosabb a PCB kialakításában, hogy leküzdje az elektromágneses interferencia (EMI) elektromágneses mező hatását, amelyet a kisülési áram okoz. Ez a cikk PCB-tervezési irányelveket tartalmaz, amelyek optimalizálhatják az ESD-védelmet.
Áramkör
Az áramot az áramkör hurokba indukcióval indukáljuk, és ezek a hurkok zárva vannak és változó mágneses fluxussal rendelkeznek. Az áram nagysága arányos a gyűrű területével. A nagyobb hurkok több mágneses fluxust tartalmaznak, ami erősebb áramot indukál az áramkörben. Ezért a hurokterületet csökkenteni kell.
A leggyakoribb hurkot az 1. ábra mutatja, amelyet a tápegység és a föld képez. Ahol lehetséges, többrétegű NYÁK-tervezéseket lehet használni a földi és sík síkokkal. A többrétegű lemez nem csak minimálisra csökkenti az áramellátás és a föld közötti hurokterületet, hanem csökkenti az ESD impulzus által generált nagyfrekvenciás EMI elektromágneses mezőt.
Ha egy többrétegű lemezt nem lehet használni, a tápvezeték és a földhuzalok vezetékeit a 2. ábrán látható módon kell rácsba kapcsolni. A hálózati csatlakozás áram- és földi síkként működhet. Az egyes rétegek nyomainak csatlakoztatásához használja a vias-ot. A csatlakozási távolságnak minden irányban 6 cm-en belül kell lennie. Ezen túlmenően, ha a kábelezés, a tápegység és a földnyomok a lehető legközelebb is csökkenthetik a hurokterületet, amint azt a 3. ábra mutatja.
A hurokterület csökkentésének és az áram indukálásának egy másik módja az összekapcsolt eszközök közötti párhuzamos útvonalak csökkentése, lásd a 4. ábrát.
A 30 cm-nél hosszabb jelkábel használata esetén védőhuzalt lehet használni, amint azt az 1. ábra mutatja. Jobb megközelítés az, hogy a képződést a jelvezeték közelében helyezzük el. A jelvezeték használatakor a védővezetéktől vagy a földvezetéktől 13 mm-en belül kell lennie.
Amint az a 6. ábrán látható, a hosszú jelvezeték (> 30 cm) vagy az egyes érzékeny komponensek tápvezetéke a földvonalán helyezkedik el. A keresztezett vonalakat rendszeres időközönként, felülről lefelé vagy balról jobbra kell elhelyezni.
Áramköri kapcsolat hossza
Hosszú jelvezeték is lehet olyan antenna, amely ESD impulzus energiát kap. Rövidebb jelvezeték használata a lehető legnagyobb mértékben csökkentheti a jelvezeték hatékonyságát mint ESD elektromágneses mező antennát.
Próbálja meg az összekapcsolt eszközöket a szomszédos helyekre helyezni, hogy csökkentsék az összekapcsolt nyomok hosszát.
Földi töltés
Az ESD közvetlen földfelszíni kisülése károsíthatja az érzékeny áramkört. Egy vagy több nagyfrekvenciás bypass kondenzátort is használnak a TVS diódák használata közben, amelyek a fogyó alkatrész tápegysége és a föld között helyezkednek el. A bypass kondenzátor csökkenti a töltés befecskendezését, és fenntartja a feszültségkülönbséget a tápegység és a földi csatlakozó között.
A TVS megfordítja az indukált áramot, és fenntartja a TVS bilincs feszültségének potenciális különbségét. A TVS-t és a kondenzátorokat a lehető legközelebb kell elhelyezni a védett IC-hez (lásd 7. ábra). Győződjön meg róla, hogy a TVS a talajvezetékhez és a kondenzátor tűhosszhoz a legrövidebb a parazitainduktivitás hatásának csökkentésére.
A csatlakozót a PCB réz-platina rétegére kell szerelni. Ideális esetben a réz-platina réteget a PCB földi síkjától el kell különíteni, és egy rövid vonallal csatlakoztatni kell a padhoz.
Egyéb iránymutatások a PCB tervezéséhez
1. Ügyeljen arra, hogy ne helyezzen fontos jelvezetéket, például órákat és jeleket a PCB szélére;
2. Állítsa a PCB fel nem használt részét a síkba
3. Az alváz és a jelvezeték földelő vezetéke legalább 4 mm távolságra van egymástól;
4. Az induktivitás hatásának csökkentése érdekében tartsuk az alváz földelővezetékének 5: 1-nél kisebb arányát;
5. Használja a TVS diódákat az összes külső kapcsolat védelme érdekében;
A parazita induktivitás védelme az áramkörben
A TVS dióda útvonalon a parazitainduktivitás ESD-esemény esetén súlyos feszültségkiesést okozhat. A TVS dióda használata ellenére a túlzott túlfeszültség feszültsége még meghaladhatja a védett IC károsodási feszültség küszöbértékét az induktív terhelésen keresztül indukált VL = L × di / dt feszültség miatt.
A védelmi áramkör teljes feszültsége a TVS dióda-feszültség és a parazitainduktancia által generált feszültség összege, VT = VC + VL. Az ESD átmeneti indukált áram csúcsa kevesebb, mint 1 ns (az IEC 61000-4-2 szerint), feltételezve, hogy ólom-induktivitás: 20 nH / inch, vonalhosszúság egynegyed hüvelyk, és túlfeszültsége 50V / 10A impulzus . Az empirikus tervezési szabály az, hogy minimalizálja a parazitainduktivitás hatását úgy, hogy a lehető legrövidebb időn belül megtervezi a shunt útvonalat.
Minden induktív útvonalnak figyelembe kell vennie a földhurkot, a TVS és a védett jelvezeték közötti útvonalat, valamint a csatlakozótól a TVS-eszközhöz vezető utat. A védett jelvezetéket közvetlenül a földi síkhoz kell csatlakoztatni. Ha nincs alaplap, a földhuroknak a lehető legrövidebbnek kell lennie. A TVS dióda és a védett áramkör földi pontja közötti távolságnak a lehető legrövidebbnek kell lennie, hogy csökkentse a sík parazitainduktivitását.
Végül a TVS-készüléknek a lehető legközelebb kell lennie a csatlakozóhoz, hogy a közeli vonalakba történő átmeneti csatolás csökkenjen. Bár nincs közvetlen út a csatlakozóhoz, ez a másodlagos sugárzási hatás is hibákat okozhat a tábla más részein.
A PCB-elrendezés az ESD-védelem egyik kulcsfontosságú eleme, és az ésszerű PCB-tervezés csökkentheti a hibaelhárítás és az újrafeldolgozás szükségtelen költségét. A NYÁK-tervezés során az átmeneti feszültségcsökkentő (TVS) diódák használata az ESD kisülése miatt a közvetlen töltés befecskendezésének elnyomása érdekében fontosabb a PCB kialakításában, hogy leküzdje az elektromágneses interferencia (EMI) elektromágneses mező hatását, amelyet a kisülési áram okoz. Ez a cikk PCB-tervezési irányelveket tartalmaz, amelyek optimalizálhatják az ESD-védelmet.