esd防護 電路級ESD防護方法

2021-10-19 05:48:19 字數 1976 閱讀 6030

電路板級的esd防護方法有很多種類,常見的有以下幾個方法

1、併聯放電器件

常用的放電器件有esd/tvs,固體放電管,穩壓二極體,壓敏電阻,氣體放電管等

瞬變電壓消除器 tvs(transient voltage suppressor):tvs 是一種固態二極體,專門用於防止 esd 瞬態電壓破壞敏感的半導體器件。與傳統的齊納二極體相比, tvs 二極體 p/n 結面積更大,這一結構上的改進使 tvs 具有更強的高壓承受能力,同時也降低了電壓截止率,因而對於保護手持裝置低工作電壓迴路的安全具有更好效果。

tvs二極體的瞬態功率和瞬態電流效能與結的面積成正比。該二極體的結具有較大的截面積,可以處理閃電和 esd所引起的高瞬態電流。tvs也會有結電容,通常0.3個pf到幾十個pf。tvs有單極性的和雙極性的,使用時要注意。

穩壓二極體( zener diodes) :利用穩壓二極體的反向擊穿特性可以保護 esd敏感器件。但是齊納二極體通常有幾十 pf 的電容,這對於高速訊號(例如 500mhz)而言,會引起訊號畸變。齊納二極體對電源上的浪湧也有很好的吸收作用。

壓敏電阻:壓敏電阻也可以進行有效的瞬時高壓衝擊抑制,此類器件具有非線性電壓 - 電流 ( 阻抗表現 ) 關係,截止電壓可達最初中止電壓的 2 ~ 3倍。這種特性適合用於對電壓不太敏感的線路和器件的靜電或浪湧保護,如電源迴路,按鍵輸入端等。壓敏電阻**比tvs低不少,但是防護效果沒有tvs好,且壓敏電阻有壽命老化。

2、串聯阻抗

一般可以通過串聯電阻或者磁珠來限制esd放電電流,達到防靜電的目的。如圖。如手機的高輸入阻抗的埠可以串1k歐電阻來防護,如adc,輸入的gpio,按鍵等。

3、增加濾波網路

用濾波器濾掉主要的能量也能達到靜電防護的目的。

對於低頻訊號,如gpio輸入,adc,音訊輸入可以用1k+1000pf的電容來做靜電防護,成本可以忽略,效能不比壓敏電阻差,如果用1k+50pf的壓敏電阻(下面講的復合防護措施),效果更好,經驗證明這樣防護效果有時超過tvs。

對於射頻天線的微波訊號,如果用tvs管,壓敏等容性器件來做靜電防護,射頻訊號會被衰減,因此要求tvs的電容很低,這樣增加esd措施的成本。對於微波訊號可以對地併聯乙個幾十nh的電感來為靜電提供乙個放電通道,對微波訊號幾乎沒有影響,對於900mhz和1800mhz的手機經常用22nh的電感。這樣能把靜電主要能量頻譜上的能量吸收掉很多。

4、多層板進行esd防護

當資金允許的情況下,選擇多層板也是一種有效防止esd的一種手段。在多層板中,由於有了乙個完整的地平面靠近走線,這樣可以使esd更加快捷的耦合到低阻抗平面上,進而達到更好靜電防護的作用

5、電路板外圍留保護帶

通常是在電路板周圍畫出不加組焊層的走線。在條件允許的情況下將該走線連線至外殼,同時要注意該走線不能構成乙個封閉的環,以免形成環形天線而引入更大的麻煩。

6、旁部電容

旁路電容太普通,經常用,其實這個也是很好的防靜電的手法。這個特別要注意的是電容的位置,電源先經過電容再到晶元的管腳。

總之esd雖然可怕,甚至會帶來嚴重後果,但是,只要保護好電路上電源和訊號線,那麼就能有效的防止esd的電流流入pcb中。

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