电子产品或设备ESD设计分析技巧
静电不能被消除,只能被控制。
控制ESD的基本方法:
堵;
从机构上做好静电的防护,用绝缘的材料把PCB板密封在外壳内,不论有多少静电都不能到释放到PCB上。
导;
有了ESD,迅速让静电导到PCB板的主GND上,可以消除一定能力的静电。
我们先来看看电子产品或设备的试验测试方法:
注意:对于落地设备;水平耦合板=垂直耦合板,EUT放在100mm厚的绝缘板上!
我再将上面的测试系统进行路径的简化分析如下;
静电放电可以简化看做是 对EUT系统单元和水平耦合板形成电容C-EUT的充电过程;在静电能量释放时,会在有阻抗的地方产生电压降!产品ESD测试时我们要清晰的了解ESD的放电电流回路情况;简化图技巧分析如下:
阿杜老师的理论是用前面讲的堵或导或同时兼顾;要让电子产品-EUT不受静电的影响!如果电子产品或设备没有裸露的金属,我们可以提高设备外壳的绝缘,阻止静电放电的产生;如果设备有裸露的金属,应尽量保证PCB地平面的完整性,减小地平面上的阻抗,必要时可以增加外屏蔽层,由于外屏蔽的阻抗更小,大部分静电顺着外屏蔽路径放电,从而很容易就通过ESD的设计。
电子产品或设备的ESD的技巧的分析设计参考如下:
1、ESD测试能量释放于机壳,通过电子产品或设备和耦合板的耦合电容,会在机壳上建立电压V即产生电压降!
电压的幅度与接地线阻抗、机壳与大地的电容、机壳与内部电路的电容有关。
2、系统地与机壳地分离的电子产品,内部电路也不会设计成与机壳连通,所以干扰进入内部电路主要是耦合方式。通过耦合方式进入电子产品内部的情况,与机壳上建立的du/dt,接地线上建立的di/dt有关,与机壳上建立的电压绝对值不直接相关-因此大机箱的电子设备就相对不易受干扰;其对地电容比较大,不易建立较大的电压降即系统的du/dt和di/dt。
建立电压的绝对值与绝缘强度不够造成间隙放电!有外屏蔽的产品其绝缘强度就高;大部分静电顺着外屏蔽路径放电,从而很容易就通过ESD的设计。
3、如果耦合是干扰的主要路径,我们可以采取一些措施,措施可以是很多不同的方法。一般来说耦合路径会比较多,有一些还不易察觉,直接采取阻断耦合路径的方法不易实现,除非通过结构分析、干扰分析发现了明确的结构缺陷或者路径。拉开距离可以减小耦合电容,间隙衬垫聚四氟乙烯等材料也可以减小电容,从而减少耦合强度。
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