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靜電原理及整改建議

更新時(shí)間:2024-08-06      點(diǎn)擊次數(shù):423

一:靜電放電

具有不同靜電電位的物體相互靠近或直接接觸引起的電荷轉(zhuǎn)移。(見(jiàn)GB/T 4365-2003)

二:ESD抗擾度測(cè)試實(shí)質(zhì)

從ESD測(cè)試配置可以看出,在進(jìn)行ESD測(cè)試時(shí),需要將靜電槍的接地線接至參考接地板(參考接地板接安全地),EUT放置于參考接地板之上(通過(guò)臺(tái)面或0.1m高的支架),靜電放電槍頭指向EUT中各種可能會(huì)被手觸摸到的部位或水平耦合板和垂直耦合板,就決定了ESD測(cè)試時(shí)一種以共模為主的抗擾度測(cè)試,因?yàn)镋SD最終總要流向參考接地板。

ESD干擾原理也可以從兩方面來(lái)講。首先,當(dāng)靜電放電現(xiàn)象發(fā)生在EUT中被測(cè)部位時(shí),伴隨著ESD放電電流也將產(chǎn)生,分析這些ESD放電電流波形的上升沿時(shí)間會(huì)在1ns以下,這意味著ESD是一種高頻現(xiàn)象。ESD 電流路徑與大小不但由EUT內(nèi)部實(shí)際連接關(guān)系(這部分連接主要在電路原理圖中體現(xiàn))決定,而且還會(huì)受這種分布參數(shù)的影響。

事實(shí)上,在施加靜電的過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生多種電容,比如放電點(diǎn)與內(nèi)部電路之間的寄生電容、電纜與參考接地板之間的電容、和EUT殼體與參考接地板之間的電容等等。這些電容的大小都會(huì)影響各條路徑上的ESD電流大小。設(shè)想一下,如果有一條ESD電流路徑包含了產(chǎn)品內(nèi)部工作電路,那么該產(chǎn)品在進(jìn)行ESD測(cè)試時(shí)受ESD的影響就會(huì)很大;反之則更容易通過(guò)ESD測(cè)試。可見(jiàn),如果產(chǎn)品的設(shè)計(jì)能夠避免ESD共模電流流過(guò)產(chǎn)品內(nèi)部電路,那么這個(gè)產(chǎn)品的抗ESD干擾的設(shè)計(jì)是成功的,ESD抗擾度測(cè)試實(shí)質(zhì)上包含了一個(gè)瞬態(tài)共模電流(ESD電流)流過(guò)產(chǎn)品。

三:靜電放電可能產(chǎn)生的損壞和故障

①穿透元器件內(nèi)部薄的絕緣層,損毀MOSFET和CMOS的元器件柵極;

②CMOS器件中的觸發(fā)器鎖死;

③短路反偏的PN結(jié);

④短路正向偏置的PN結(jié);

⑤熔化有源器件內(nèi)部的焊接線或鋁線。

四:防護(hù)建議

(1PCB周圍的做一圈環(huán)地作為電源地(如下圖所示),其它走線在內(nèi)側(cè)。

靜電原理及整改建議

2)數(shù)字地和電源地進(jìn)行隔離處理(加10nF電容)。

3)地盡量完整,如果條件允許的話,主芯片的地盡量不要分割,接地導(dǎo)體的電連續(xù)性設(shè)計(jì)對(duì)提高系統(tǒng)的抗ESD能力極為重要。

4)對(duì)于PCB上的金屬體,一定要直接或間接地接到地平面上,不要懸空。另外,對(duì)于較敏感的電路或芯片,在布局時(shí)盡量遠(yuǎn)離ESD放電點(diǎn)。

5) 針對(duì)比較敏感的電路或芯片,在信號(hào)線上加瞬態(tài)抑制保護(hù)器件進(jìn)行保護(hù),可以先預(yù)留保護(hù)器件的位置。

①:USB口(兩根信號(hào)線和一根電源線一根地線)

防護(hù)方案:

靜電原理及整改建議

封裝SOT-143,電壓5V

②:DC 5V電源口

正對(duì)地加雙向保護(hù)器件(電壓6V,封裝SOD-214AA,功率720W

③:復(fù)位芯片:復(fù)位信號(hào)對(duì)地加超低容值ESD(電壓5V,容值小于1pF,封裝0402),上拉3.3V對(duì)地加低容值ESD(電壓5V,容值10pF,封裝0402)。

④:Flash芯片:123567腳對(duì)地加超低容值ESD(電壓5V,容值小于1pF,封裝0402),8腳(電源腳)對(duì)地加低容值ESD(電壓5V,容值10pF,封裝0402

⑤:觸摸IC9101718腳對(duì)地加超低容值ESD(電壓5V,容值小于1pF,封裝0402

⑥:旋鈕:信號(hào)口對(duì)地加低容值ESD(電壓5V,容值10pF,封裝0402

⑦:顯示部分:信號(hào)口對(duì)地留ESD位置(電壓5V,容值10pF,封裝0402

⑧:溫度采集IC:信號(hào)口對(duì)地加超低容值ESD(電壓5V,容值小于1pF,封裝0402

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