PCB Düzeninde ESD Koruması için Etkili Stratejiler: Performansı En Üst Düzeye Çıkarma ve Riskleri En Aza İndirgeme

Nesnelerin yüzeyinde var olan elektrik enerjisinin bir şekli olan statik elektrik, pozitif ve negatif yükler arasında yerel bir dengesizlik olduğunda, örneğin sürtünme kaynaklı statik deşarj durumunda meydana gelir. Statik elektrik, sonuçta oluşan deşarj akımları devrelerde ciddi girişimlere neden olabilen elektromanyetik alanlar ürettiği için birçok elektronik ürün için uzun süredir bir zorluk olmuştur. Bu nedenle, PCB tasarımının ilk aşamalarında ESD korumasını dikkate almak önemlidir.

PCB düzeninde ESD koruması için prensipler genellikle ESD koruma cihazlarını mümkün olan en yakın yerlere yerleştirmeyi ve ESD koruma cihazları ile korunan hatlar arasındaki mesafeyi en aza indirmeyi içerir.

PCB tasarımı için, statik deşarjların olası olduğu hassas bölgelerde uygun izolasyon mesafeleri belirlemek önemlidir. Raf montajlı ürünlerde, statik voltaj için bozulma mesafesi yaklaşık olarak kilovolt başına 1 mm'dir. Hassas kenarlarda 35 mm izolasyon bölgesi dahil edilerek, 35 kV'ye kadar statik voltajlara dayanmak mümkün hale gelir.

1. Düşük hızlı kartlar için ESD koruma tasarımı:

1) Sinyal hatlarının paralel düzenlemesini en aza indirerek izleri yatay veya dikey olarak yönlendirin.

2) Müsait olduğunda daha kalın izler kullanın.

3) Yönlendirme için yüksek hızlı devre tasarım prensiplerini takip edin.

4) PCB kenarlarında saatler ve sıfırlama sinyalleri gibi kritik sinyal hatlarını ele almayın.

5) Güç ve toprak döngüleri de dahil olmak üzere tüm PCB izlerinin iletken döngülerini en aza indirin.

6) Güç düzlemleri olmayan tek taraflı veya çift taraflı panolar için, güç izlerinin yanında bir toprak izi olduğundan emin olun.

7) Mümkün olduğunca çok katmanlı PCB tasarımlarını kullanın.

2. Yüksek hızlı panolar için ESD koruma tasarımı:

1) Yönlendirme için sağlam bir toprak düzlemi sağlayın.

2) Filtreler, optokuplörler, AC güç hatları ve hassas sinyal hatları gibi bileşenler arasında yeterli mesafe koruyun.

3) Uzun mesafeli izler için düşük geçişli filtreler (C, ESD cihazları, RC, LC) kullanın.

4) Korunan tellerin korumasız olanlarla paralel olarak çalışmasını önlemek için izolasyon (kalkanlama ekleme) uygulayın.

5) Diğer bileşenlerle ortak toprak yollarını paylaşmaktan kaçının.

3. Statik elektriği önlemek için genel yöntemler:

1) Toprak düzleminin bütünlüğünü koruyun, topraklama yüzey alanını artırın ve tutarlı toprak direnci sağlamak için bakır dağılımını düzenli tutun. Toprak düzlemlerini aynı yatay seviyede tutun.

2) PCB çevresindeki topraklama tasarımını uygulayın ve veri hatlarını bir toprak bariyeri ile çevreleyin.

3) Topraklama vias sayısını artırın ve toprak katmanları arasında sıkı bağlantı sağlayın.

4) PCB üzerine optokuplörler veya transformatörler kurun ve dielektrik izolasyonu ve kalkanlama ile birleştirerek ESD deşarj etkilerini etkili bir şekilde bastırın.

5) PCB GND ile muhafaza toprağı arasında tek noktalı bir bağlantı kurarak, muhafaza aracılığıyla ESD deşarj akımlarının devreye girmesini önleyin. Topraklama noktasını dikkatlice seçin, mümkünse kablo giriş noktasında tercih edin.

6) PCB alanına izin veriyorsa ve genel sistem entegrasyonu ve ESD deşarj yolları iyi tasarlanmışsa, PCB çevresinde koruyucu bir topraklama halkası uygulamayı ve açık bakır işlemi ve sayısız delik bağlantısı kullanmayı düşünün.