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華秋干貨鋪 | PCB防靜電設(shè)計的必要性

華秋電子 ? 來源:未知 ? 2023-05-12 09:35 ? 次閱讀



平時通過走路穿衣等日常活動帶來的摩擦,會產(chǎn)生不同幅值的靜電電壓,但其能量很小不會對人體產(chǎn)生傷害,不過對于電子元器件來說,這種靜電能量卻是不能忽視的。

在干燥的環(huán)境下,人體靜電(ESD)的電壓很容易超過6~35Kv,當(dāng)用手觸摸電子設(shè)備、PCB或PCB上的元器件時,會因為瞬間的靜電放電,而使元器件或設(shè)備受到干擾,甚至損壞設(shè)備或PCB上的元器件。

下圖大致列舉了一下不同行為產(chǎn)生的靜電電壓大小:




靜電是如何產(chǎn)生的



靜電是一種電能,它存在于物體表面,是正負(fù)電荷在局部失衡時,產(chǎn)生的一種現(xiàn)象,如摩擦起電就是一種靜電放電現(xiàn)象。

靜電的問題一直困擾著許多電子產(chǎn)品,其放電電流產(chǎn)生的電磁場,通過電容耦合、電感耦合或空間輻射耦合等途徑,對電路造成了嚴(yán)重干擾,所以我們在PCB設(shè)計初期,就必須考慮到靜電的防護問題。

下圖是關(guān)于靜電產(chǎn)生的示意圖:




PCB如何設(shè)計防靜電



PCB布局的原則,一般盡可能將靜電保護器件靠近輸入端或者連接器,靜電保護器件與被保護線之間的線路距離,應(yīng)該設(shè)計得盡量短一些。

對于PCB設(shè)計來說,在容易發(fā)生靜電放電的邊緣,設(shè)置一定的隔離距離非常重要,對于機架類產(chǎn)品,每千伏的靜電電壓的擊穿距離在1mm左右,如果在容易放電的邊緣設(shè)置一個3~5mm隔離區(qū),就可以抵抗3~5Kv的靜電電壓。

1

低速板靜電防護設(shè)計

1)走線需橫平豎直,盡量減少信號線路并排走線;

2)如果空間允許的話,走線越粗越好;

3)按照高速電路設(shè)計理念來進行布線;

4)避免在PCB邊緣處理重要的信號線,如時鐘、復(fù)位信號等;

5)所有PCB板的傳導(dǎo)環(huán)路,包括電源和地線環(huán)路,應(yīng)該盡量小;

6)單面或雙面板,在沒有電源平面的情況下,電源走線旁邊必須要跟隨一根地線;

7)盡量使用多層板布線。


2

高速板靜電防護設(shè)計

1)走線需要有良好的地平面;

2)保持足夠的間距,如濾波器光耦、交流電源線與弱信號線;

3)長距離走線加低通濾波器(C、靜電器件、RC、LC);

4)隔離(增加屏蔽罩),避免被保護的導(dǎo)線與未被保護的導(dǎo)線并排走線;

5)避免與其他器件使用同一條回路來連接公共接地點。


3

防止出現(xiàn)靜電的通用辦法

1)保持地的完整,加大地的泄放面積,平整地鋪銅均勻,保持地的電阻值不變,互相之間水平狀態(tài)地平面平穩(wěn);

2)板外圍進行環(huán)繞地設(shè)計,數(shù)據(jù)線用地包圍;

3)地孔越多越好,并使每層地緊密連合在一起;

4)在PCB上安裝光耦合器或者變壓器,以及結(jié)合介質(zhì)隔離和屏蔽,都可以很好的抑制靜電放電沖擊;

5)可將PCB的GND與外殼地進行單點接地,防止靜電放電電流在機箱上產(chǎn)生的電壓耦合進電路,但需注意接地點的選擇,選擇在電纜入口處接地;

6)如果PCB面積允許,并且整機系統(tǒng)的搭接、靜電泄放通道都很好,可以在PCB周圍設(shè)置接地防護環(huán),可裸銅處理,并采用很多過孔連接。



以上分享了關(guān)于靜電防護的相關(guān)內(nèi)容,下面給大家推薦一款可制造性和裝配分析軟件,可以用來檢測PCB設(shè)計中的各種潛在隱患,以及在生產(chǎn)前提前發(fā)現(xiàn)不良風(fēng)險問題,幫助工程師更好的設(shè)計硬件產(chǎn)品!


華秋DFM軟件



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關(guān)于華秋

華秋電子,成立于2011年,是國內(nèi)領(lǐng)先的電子產(chǎn)業(yè)一站式服務(wù)平臺,國家級高新技術(shù)企業(yè)。以“客戶為中心,追求極致體驗”為經(jīng)營理念,布局了電子發(fā)燒友網(wǎng)、方案設(shè)計、元器件電商、PCB 制造、SMT 制造和 PCBA 制造等電子產(chǎn)業(yè)服務(wù),已為全球 30萬+客戶提供了高品質(zhì)、短交期、高性價比的一站式服務(wù)。


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原文標(biāo)題:華秋干貨鋪 | PCB防靜電設(shè)計的必要性

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