你的位置:首頁 > EMC安規(guī) > 正文
技術(shù)干貨:ESD應(yīng)對(duì)策略六條
發(fā)布時(shí)間:2019-03-11 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】ESD試驗(yàn)作為EMC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的一項(xiàng)基本測(cè)試項(xiàng)目,如果產(chǎn)品的前期設(shè)計(jì)考慮不足,加上經(jīng)驗(yàn)不夠的話,往往會(huì)讓人焦頭爛額。一般中小型企業(yè),如果沒有專門的EMC工程師,往往這項(xiàng)工作就必須由硬件工程師來承擔(dān)。對(duì)于整機(jī)來說,ESD抗擾能力不僅僅來自芯片的ESD耐壓,PCB的布局布線,甚至與工藝結(jié)構(gòu)也有密切關(guān)系。
常見的ESD試驗(yàn)等級(jí)為接觸放電:1級(jí)——2KV;2級(jí)——4KV;3級(jí)——6KV;4級(jí)——8KV;空氣放電:1級(jí)——2KV;2級(jí)——4KV;3級(jí)——8KV;4級(jí)——15KV。本人所處的醫(yī)療電子行業(yè),產(chǎn)品的ESD試驗(yàn)一般要達(dá)到第3等級(jí),即接觸6KV,空氣8KV。在整機(jī)ESD試驗(yàn)方面,本人也搞過了幾臺(tái)不同型號(hào)的產(chǎn)品,也算搞出了一點(diǎn)眉目,總體的解決思想是把靜電流向地,現(xiàn)總結(jié)如下。
1. 電源加TVS管
特別是對(duì)于裸露在外的一些接口,比如USB、VGA、DC、SD卡等,對(duì)這些接口進(jìn)行接觸放電時(shí),靜電很容易就會(huì)“串”到電源線上,靜電由本來的共模變成了差模,此時(shí)電源上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很高的尖峰,很多芯片都承受不了,發(fā)生死機(jī),復(fù)位等問題。對(duì)于電源VCC的ESD保護(hù),可以并接TVS管來解決。TVS管與穩(wěn)壓二極管很相似,都有一個(gè)額定的電壓,不同的是它的響應(yīng)速度特別快,對(duì)靜電有很好的泄放作用。例如對(duì)于USB接口(見圖1.1、圖1.2),VCC和外殼地之間并接5V的TVS管。相當(dāng)于把電源和地鉗位在5V以內(nèi),這樣可以有效地把靜電電流導(dǎo)向地,達(dá)到效果很明顯。要注意的是布局布線的時(shí)候,TVS管要盡量靠近接口的位置,TVS的陰極以最近的路徑接到接口的外殼地(如果有的話)。
圖1.1
圖1.2
2. 對(duì)外接口信號(hào)線ESD保護(hù)
對(duì)外接口的信號(hào)線同樣需要保護(hù),否則靜電經(jīng)過信號(hào)線直接到達(dá)芯片IO管腳,雖然芯片的IO都有二極管保護(hù),一般可以抵御+-2KV的靜電,但是對(duì)于+-6KV的ESD接觸放電,就會(huì)遭遇損壞的風(fēng)險(xiǎn)。同樣是USB接口,如圖2.1,差分信號(hào)線D+和D-接了個(gè)ESD器件TPD4S012,實(shí)際上是與USB電源和地并接反向二極管,把電流導(dǎo)向USB電源或者地。
圖2.1
3. 敏感器件電源添加LC濾波
有些IC特別容易受靜電影響,進(jìn)行ESD試驗(yàn)時(shí),總是發(fā)生復(fù)位或者死掉。究其原因,一般都是電源引腳受到干擾。對(duì)此可以對(duì)其電源添加LC濾波。一般芯片的VDD管腳旁邊都會(huì)有一個(gè)去耦電容,但是這個(gè)去耦電容是沒有辦法有效攔截靜電的,甚至是幾十uF的鉭電容并接小電容,效果仍舊不佳。這時(shí)候,如果再串一個(gè)小電感,情況就得到很好的改觀。靜電放電會(huì)產(chǎn)生一個(gè)尖峰,同屬于高頻干擾,LC可以很好地將高頻濾除,使通過電感之后的尖峰大大減弱,IC就不容易死機(jī)或者復(fù)位。
本人有一次對(duì)整機(jī)EMC整改,ESD試驗(yàn)時(shí),按鍵控制板的MCU老是復(fù)位。后來用示波器進(jìn)行追蹤,發(fā)現(xiàn)是外部看門狗芯片發(fā)生復(fù)位,導(dǎo)致MCU復(fù)位。于是先在電源上并接TVS管,還是會(huì)復(fù)位;再在看門狗芯片VCC管腳旁并接22uF鉭電容,情況好一些,但還是會(huì)復(fù)位;最后再串接一個(gè)0.47uH的貼片電容,組成LC濾波(如圖3.1所示)。在+-6KV的ESD接觸放電下,就再也不會(huì)復(fù)位,而且工作正常。
圖3.1
4. PCB鋪地要求
PCB要盡可能多的鋪地。如果是雙面板,兩面都要大面積鋪銅,而且還要有足夠的地過孔;如果是四層板或以上,主要元件層的臨近平面層要設(shè)置成地層。比如四層板,如果主要元件在頂層,那么分層為:頂層->地層->電源層->底層;如果主要元件在底層,分層為:頂層->電源層->地層->底層。
5. 接地要求
靜電要得到有效釋放,就要保證良好的接地。對(duì)于醫(yī)療電子,一般的醫(yī)療電子產(chǎn)品比如監(jiān)護(hù)儀,機(jī)身后面都會(huì)有一個(gè)等電位接地端。在做ESD試驗(yàn)的時(shí)候,這個(gè)接地端也是要接大地的,這樣就有了一個(gè)靜電快速泄放的途徑。如圖5.1,假如主電路板分為三個(gè)模塊:電源板,主控板和接口板,接口板的接口外殼地要和信號(hào)地分開,然后接口板的外殼地和等電位端用粗導(dǎo)線相連。系統(tǒng)的信號(hào)地可以從電源板的外殼地與信號(hào)地相連然后共用一根粗導(dǎo)線與等電位端相連。之所以沒有采用每塊板都分別接到等電位端的星形接地方法,是因?yàn)樾切谓拥貢?huì)形成接地環(huán)路,從而增加射頻噪聲和容易受電磁干擾。
圖5.1
6. PCB布局布線
從原理圖的設(shè)計(jì)到PCB的布局布線,EMC的設(shè)計(jì)思想就應(yīng)該在深深的腦海里。設(shè)計(jì)出了好的原理圖,如果PCB布局布線不當(dāng),那么出來的板子是失敗的。如果芯片的去耦電容離芯片的管腳很遠(yuǎn),那也就失去了去耦的作用。如果敏感信號(hào)的走線太長,就會(huì)引入意想不到的電磁干擾。在抗ESD方面,敏感的器件或者信號(hào)線(如reset)應(yīng)該遠(yuǎn)離PCB邊緣,防止空氣放電直接干擾到器件和信號(hào)線。PCB邊緣應(yīng)該留有一定寬度的空隙或者鋪銅。
推薦閱讀:
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測(cè)試庫獲得德國萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無線開發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長的IO-Link市場(chǎng)
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 讓汽車LED照明無死角,LED驅(qū)動(dòng)的全面進(jìn)化
- 開關(guān)模式電源問題分析及其糾正措施:晶體管時(shí)序和自舉電容問題
- 熱電偶的測(cè)溫原理
- 【泰克先進(jìn)半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室】 遠(yuǎn)山半導(dǎo)體發(fā)布新一代高壓氮化鎵功率器件
- ADALM2000實(shí)驗(yàn):變壓器
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
SPANSION
SRAM
SSD
ST
ST-ERICSSON
Sunlord
SynQor
s端子線
Taiyo Yuden
TDK-EPC
TD-SCDMA功放
TD-SCDMA基帶
TE
Tektronix
Thunderbolt
TI
TOREX
TTI
TVS
UPS電源
USB3.0
USB 3.0主控芯片
USB傳輸速度
usb存儲(chǔ)器
USB連接器
VGA連接器
Vishay
WCDMA功放
WCDMA基帶
Wi-Fi