关于ESD静电放电,可分为接触放电和空气放电。其中,空气放电的等级相对较高。
下图是ISO 10605-2008标准静电放电测试设置图,针对电子产品ESD问题,个人总结了以下几种防护方法,供大家设计时参考。
1、TVS
电子设计中低速信号线、高速信号线、RF天线等端口处,都会放置1个或1组TVS管,利用TVS的雪崩击穿进行电压钳位,从而保护后级电路。
2、MLCC陶瓷电容
通常对于成本敏感性产品,MLCC电容放置在I/O连接器或者关键信号的位置,同时连接线尽可能的短,以便减小连接线的感抗。
3、火花间隙法
注:此方法不推荐,容易积碳,使用寿命短。
如下图所示,ESD放电产生电弧(类似爬电,间距大了就没效果了),通过尖端放电至GND进而消耗电能。
4、金属屏蔽
静电电流流过金属导体时,由于实际上金属导体在高频状态下寄生电感的存在,会在金属导体上产生变化的电磁场,敏感信号靠近金属背板时,会在信号布线上产生感应骚扰电压,从而导致系统工作异常,可以采用屏蔽的方式解决。
5、PCB叠层设计
PCB叠层设计的总原则是高频信号具有完整的参考地平面,高频信号环路面积最小,第一是电源层紧邻参考地平面使得电流泄放快,第二是环路面积小使得感应电流的能力相应减弱。
6、PCB防静电环
在电路板周围画出不加阻焊层的走线,在条件允许的情况下将该走线连接至外壳,同时要开口环,避免引起天线效应。
车载域控制器这个静电环比较明显,如下图所示,PCB周边的裸露的铜皮就是PCB防静电环。
7、接地与搭接
接地与搭接是为静电电流提供低阻抗泄放路径的重要手段,金属部件之间通过良好的搭接,既能建立低阻抗电流通路,又能减小不同参考地平面间寄生电感,从而建立在不同工作频率下尽可能等电位的参考地平面。
总结:保护好电路的电源和信号线,那么就能有效的防止ESD的电流流入PCB中。