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  • 發布時間:2020-10-05 21:15 原文鏈接: ESD設計分析技巧(二)

    1、ESD測試能量釋放于機殼,通過電子產品或設備和耦合板的耦合電容,會在機殼上建立電壓V即產生電壓降!

    電壓的幅度與接地線阻抗、機殼與大地的電容、機殼與內部電路的電容有關。

    2、系統地與機殼地分離的電子產品,內部電路也不會設計成與機殼連通,所以干擾進入內部電路主要是耦合方式。通過耦合方式進入電子產品內部的情況,與機殼上建立的du/dt,接地線上建立的di/dt有關,與機殼上建立的電壓絕對值不直接相關-因此大機箱的電子設備就相對不易受干擾;其對地電容比較大,不易建立較大的電壓降即系統的du/dt和di/dt。

    建立電壓的絕對值與絕緣強度不夠造成間隙放電!有外屏蔽的產品其絕緣強度就高;大部分靜電順著外屏蔽路徑放電,從而很容易就通過ESD的設計。

    3、如果耦合是干擾的主要路徑,我們可以采取一些措施,措施可以是很多不同的方法。一般來說耦合路徑會比較多,有一些還不易察覺,直接采取阻斷耦合路徑的方法不易實現,除非通過結構分析、干擾分析發現了明確的結構缺陷或者路徑。拉開距離可以減小耦合電容,間隙襯墊聚四氟乙烯等材料也可以減小電容,從而減少耦合強度。

    實際我有看到客戶的電子產品有這樣的問題:

    A.內部電路有連接線走線時直接貼住機殼了,這就存在設計的結構缺陷。

    B.一根高阻抗的輸入線與一根本來沒有干擾的導線捆扎走線,而這個根本沒有干擾的導線有一段比較靠近機殼,這也會有耦合ESD的問題。

    4、或多或少總有一部分干擾經耦合進入內部電路,是否能處理好這些耦合進來的干擾;系統接地是關鍵。

    連續的、靠得住的系統接地,可以承載內部電路不受外部干擾,不管系統地是否實際接大地。參考上圖中的耦合路徑分析箭頭路徑分析。

    在進行ESD的內部結構電路的PCB分析時,我們可以看到在IO線端口見到電阻電容的設計,這些電容可以把耦合過來的干擾導入系統地。

    當干擾源阻抗比較低時,同時信號允許的情況下,可以串電阻或者磁珠改善。

    注意:對于高頻電路,電容對干擾和有用信號同時起作用,所以不能用于高頻信號電路。但使用TVS器件時(較小的結電容)電壓高于信號電壓,基本對有用信號沒有影響。

    說明一下:當信號電平為0時,從0電平開始干擾信號就需要消耗能量給電容充電,適當電容量可以吸收掉干擾能量,使干擾電平達不到邏輯動作電平,電子產品電路不受干擾。TVS在這個過程中基本不起作用,即便干擾電平已經達到邏輯動作電平。

    很多時候由于干擾能量是吸收不完會穿過PCB,會通過CPU/MCU,如上圖中的箭頭所示路徑!

    所以后面我再分析電子產品內部ESD的問題設計時知道:一方面我們要規劃干擾在PCB上的路徑(注意這是在布板PCB板時需要提前規劃);另一方面要盡量控制干擾幅度。


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