Эффективные стратегии защиты от ЭСД в макете ПП: максимизация производительности и минимизация рисков

Статическое электричество, форма электрической энергии, которая существует на поверхности объектов, возникает, когда есть локальный дисбаланс положительных и отрицательных зарядов, например, в случае статического разряда, вызванного трением. Статическое электричество давно является проблемой для многих электронных изделий, поскольку генерируемые токи разряда создают электромагнитные поля, которые могут вызывать серьезные помехи в схемах. Поэтому важно учитывать защиту от ЭСД на начальных этапах проектирования ПП.

Принципы защиты от ЭСД в макете ПП обычно включают размещение устройств защиты от ЭСД как можно ближе к входному терминалу или разъему и минимизацию расстояния между устройствами защиты от ЭСД и защищенными линиями.

Для проектирования ПП важно установить правильные изоляционные расстояния в чувствительных областях, где вероятно возникновение статических разрядов. В случае продуктов, устанавливаемых в стойки, расстояние пробоя для статического напряжения составляет примерно 1 мм на киловольт. Включение зоны изоляции 35 мм на чувствительных краях позволяет выдерживать статические напряжения до 35 кВ.

1. Проектирование защиты от ЭСД для плат низкой скорости:

1) Маршрутизируйте трассы горизонтально или вертикально, минимизируя параллельное расположение сигнальных линий.

2) Используйте более толстые трассы, когда это позволяет место.

3) Следуйте принципам проектирования высокоскоростных схем для маршрутизации.

4) Избегайте обработки критических сигнальных линий, таких как тактовые и сигналы сброса, на краях ПП.

5) Минимизируйте петли проводимости всех трасс ПП, включая петли питания и заземления.

6) Для односторонних или двусторонних плат без силовых плоскостей убедитесь, что заземляющая трасса сопровождает силовые трассы.

7) При возможности используйте многослойные конструкции печатных плат.

2. Конструкция защиты от электростатического разряда для плат высокоскоростных устройств:

1) Убедитесь в наличии непрерывной заземляющей плоскости для маршрутизации.

2) Соблюдайте достаточное расстояние между компонентами, такими как фильтры, оптопары, линии переменного тока и чувствительные линии сигналов.

3) Используйте фильтры низких частот (C, ESD-устройства, RC, LC) для длинных трасс.

4) Применяйте изоляцию (добавление экранирования), чтобы предотвратить прохождение защищенных проводов параллельно незащищенным.

5) Избегайте совместного использования общих заземляющих путей с другими компонентами.

3. Общие методы предотвращения статического электричества:

1) Сохраняйте целостность заземляющей плоскости, увеличивайте площадь заземления и обеспечивайте равномерное распределение меди для поддержания постоянного заземляющего сопротивления. Держите заземляющие плоскости на одном горизонтальном уровне.

2) Реализуйте дизайн окружающей земли вокруг периметра печатной платы, ограждая линии данных земляным барьером.

3) Увеличьте количество заземляющих отверстий и обеспечьте плотное соединение между земляными слоями.

4) Установите оптопары или трансформаторы на печатной плате, совмещенные с диэлектрической изоляцией и экранированием, чтобы эффективно подавить воздействия разрядов ESD.

5) Установите одноточечное соединение между PCB GND и заземлением корпуса, чтобы предотвратить связывание токов разряда ESD в цепь через корпус. Тщательно выберите точку заземления, желательно на точке входа кабеля.

6) Если площадь печатной платы позволяет и общая интеграция системы и пути разряда ESD хорошо спроектированы, рассмотрите возможность установки защитного заземляющего кольца вокруг периметра печатной платы с обработкой открытой меди и многочисленными отверстиями.