ESD-undertryckningskriterier för PCB-design
PCB-layout är ett centralt element i ESD-skydd, och en rimlig PCB-design kan minska onödiga kostnader för felsökning och omarbetning. I PCB-konstruktion är det viktigt att i PCB-designen övervinna elektromagnetisk störning (EMI) elektromagnetisk fälteffekt som genereras av utströmmen på grund av användningen av transient spänningsdämpare (TVS) för att undertrycka direktladdningssprutning på grund av ESD-urladdning. Denna artikel kommer att ge riktlinjer för PCB-design som kan optimera ESD-skydd.
Kretslopp
Strömmen induceras i kretslocket genom induktion, och dessa loopar är stängda och har varierande magnetflöde. Storleken på strömmen är proportionell mot ringen. Större loopar innehåller mer magnetiskt flöde, vilket inducerar en starkare ström i kretsen. Därför måste slingområdet minskas.
Den vanligaste slingan visas i Figur 1, som bildas av strömförsörjningen och marken. Om möjligt kan flerlagers PCB-konstruktioner med kraft- och jordplan användas. Multilagskortet minskar inte bara slingområdet mellan strömförsörjningen och marken, utan reducerar också det högfrekventa EMI-elektromagnetiska fältet som genereras av ESD-puls.
Om ett flerskiktskort inte kan användas, måste ledningarna för kraftledning och jord anslutas i ett galler som visas i Figur 2. Grindanslutningen kan fungera som ett kraft- och jordplan. Använd vias för att ansluta spåren i varje lager. Via-anslutningsavståndet ska ligga inom 6 cm i varje riktning. Dessutom kan strömförsörjningen och markspåren så nära som möjligt minska ledningsområdet, såsom visas i figur 3.
Ett annat sätt att minska slingområdet och inducera ström är att minska parallella vägar mellan sammankopplade enheter, se figur 4.
En skyddstråd kan användas när en signalkabel som är längre än 30 cm måste användas, såsom visas i FIG. Ett bättre tillvägagångssätt är att placera bildningen nära signallinjen. När signallinjen används ska den ligga inom 13 mm av skyddslinjen eller jordlinjen.
Som visas i figur 6 placeras den långa signallinjen (> 30 cm) eller kraftledningen hos varje känslig komponent över sin jordlinje. Korsade linjer måste ordnas regelbundet från topp till botten eller från vänster till höger.
Kretsanslutningslängd
En lång signallinje kan också vara en antenn som mottar ESD pulsenergi. Att använda en kortare signallinje så mycket som möjligt kan minska signallinjens effektivitet som en ESD-elektromagnetisk fältantenn.
Försök att placera de sammankopplade enheterna i intilliggande platser för att minska längden på de sammanlänkade spåren.
Jordladdningssprutning
Direkt urladdning av ESD till markplanet kan skada känslig krets. En eller flera högfrekventa förbikopplingskondensatorer används även när du använder TVS-dioderna, vilka är placerade mellan strömförsörjningen på förbrukningsdelen och marken. Bypass kondensatorn minskar laddningsinjektionen och upprätthåller spänningsskillnaden mellan strömförsörjningen och jordporten.
TVS shunts den inducerade strömmen och upprätthåller den potentiella skillnaden i TVS-spänningsspänningen. TVS och kondensatorer ska placeras så nära som möjligt till den skyddade IC-enheten (se Figur 7). Se till att TVS till markbanan och kondensatorstiftets längd är kortast för att minska parasitiska induktanseffekter.
Kopplingen måste monteras på koppar-platina-skiktet på PCB. Idealt sett måste koppar-platina-skiktet isoleras från PCB: ns grundplan och anslutas till dynan med en kort linje.
Övriga riktlinjer för PCB-design
1. Undvik att ordna viktiga signallinjer som klockor och återställningssignaler på kretskortet;
2. Ställ in den oanvända delen av PCB-plattan på markplanet
3. Chassits och signalledningen är minst 4 mm från varandra.
4. Håll bildskärmens bildförhållande mindre än 5: 1 för att minska induktanseffekten.
5. Använd TVS-dioder för att skydda alla externa anslutningar.
Skydd av parasitisk induktans i kretsen
Parasitisk induktans i TVS-diodvägen kan orsaka allvarlig spänning överskridande vid en ESD-händelse. Trots användningen av en TVS-diod kan en överdriven överspänningsspänning fortfarande överstiga skadans spännings tröskel för den skyddade IC på grund av den inducerade spänningen VL = L × di / dt över den induktiva belastningen.
Den totala spänningen som skyddskretsen utsätts för är summan av spänningen som genereras av TVS-diodspänningsspänningen och den parasitiska induktansen VT = VC + VL. En ESD-transient inducerad strömtopp på mindre än 1 ns (enligt IEC 61000-4-2), med antagande av en ledningsinduktans av 20 nH per tum, en linjelängd av en fjärdedel tum och en överskridningsspänning av 50V / 10A puls . Den empiriska designregeln är att minimera den parasitiska induktanseffekten genom att utforma shuntbanan så kort som möjligt.
Alla induktiva vägar måste överväga markslingan, banan mellan TVS och den skyddade signallinjen och vägen från kontakten till TVS-enheten. Den skyddade signallinjen ska anslutas direkt till markplanet. Om det inte finns något jordplan, borde jordslingan vara så kort som möjligt. Avståndet mellan marken på TVS-dioden och den skyddade kretsens jordpunkt bör vara så kort som möjligt för att minska jordplanets parasitiska induktans.
Slutligen ska TVS-enheten vara så nära kontakten som möjligt för att minska övergången i närliggande linjer. Även om det inte finns någon direkt väg till kontakten kan denna sekundära strålningseffekt också orsaka funktionsfel i andra delar av brädet.
PCB-layout är ett centralt element i ESD-skydd, och en rimlig PCB-design kan minska onödiga kostnader för felsökning och omarbetning. I PCB-konstruktion är det viktigt att i PCB-designen övervinna elektromagnetisk störning (EMI) elektromagnetisk fälteffekt som genereras av utströmmen på grund av användningen av transient spänningsdämpare (TVS) för att undertrycka direktladdningssprutning på grund av ESD-urladdning. Denna artikel kommer att ge riktlinjer för PCB-design som kan optimera ESD-skydd.