飛凌干貨丨6步講解應(yīng)對ESD基本方法

原創(chuàng) 2020-03-07 18:19:00 ESD EMC

ESD試驗(yàn)作為EMC測試標(biāo)準(zhǔn)的一項(xiàng)基本測試項(xiàng)目,往往由硬件工程師來考慮。對于整機(jī)來說,ESD抗干擾能力不僅僅來自芯片的ESD耐壓和PCB的布局布線,與工藝結(jié)構(gòu)也有密切關(guān)系。


? 常見的ESD試驗(yàn)等級:

■ 接觸放電:1級 - 2KV;2級 - 4KV;3級 - 6KV;4級 - 8KV

■ 空氣放電:1級 - 2KV;2級 - 4KV;3級 - 8KV;4級 - 15KV

在平時工作中,也會接觸一些客戶對于無法通過ESD試驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)的咨詢ff0000。




下面對一些基本的方法進(jìn)行了一下的總結(jié)

一、電源加TVS管

特別是對于裸露在外的一些接口,比如USB、LVDS、網(wǎng)口、SD卡等,對這些接口進(jìn)行接觸放電時,靜電很容易就會“串”到電源線上,靜電由本來的共模變成了差模,此時電源上就會產(chǎn)生一個很高的尖峰,很多芯片都承受不了,發(fā)生死機(jī),復(fù)位等問題。對于電源VCC的ESD保護(hù),可以并接TVS管來解決。TVS管與穩(wěn)壓二極管很相似,都有一個額定的電壓,不同的是它的響應(yīng)速度特別快,對靜電有很好的泄放作用。要注意的是布局布線的時候,TVS管要盡量靠近接口的位置,TVS的陰極以最近的路徑接到接口的外殼地。


二、對外接口信號線ESD保護(hù)

對外接口的信號線同樣需要保護(hù),否則靜電經(jīng)過信號線直接到達(dá)芯片IO管腳,雖然芯片的IO都有二極管保護(hù),一般可以抵御+-2KV的靜電,但是對于+-6KV的ESD接觸放電,就會遭遇損壞的風(fēng)險(xiǎn)。


三、敏感器件電源添加LC濾波

有些IC特別容易受靜電影響,進(jìn)行ESD試驗(yàn)時,總是發(fā)生復(fù)位或者死掉。究其原因,一般都是電源引腳受到干擾。對此可以對其電源添加LC濾波。一般芯片的VDD管腳旁邊都會有一個去耦電容,但是這個去耦電容是沒有辦法有效攔截靜電的,甚至是幾十uF的鉭電容并接小電容,效果仍舊不佳。這時候,如果再串一個小電感,情況就得到很好的改觀。靜電放電會產(chǎn)生一個尖峰,同屬于高頻干擾,LC可以很好地將高頻濾除,使通過電感之后的尖峰大大減弱,IC就不容易死機(jī)或者復(fù)位。


四、PCB鋪地要求

PCB要盡可能多的鋪地。如果是雙面板,兩面都要大面積鋪銅,而且還要有足夠的地過孔;如果是四層板或以上,主要元件層的臨近平面層要設(shè)置成地層。比如四層板,如果主要元件在頂層,那么分層為:頂層->地層->電源層->底層;如果主要元件在底層,分層為:頂層->電源層->地層->底層。


五、接地要求

靜電要得到有效釋放,就要保證良好的接地。在做ESD試驗(yàn)的時候,接地端可以接大地,這樣就有了一個靜電快速泄放的途徑。假如主電路板分為三個模塊:電源板,主控板和接口板,接口板的接口外殼地要和信號地分開,然后接口板的外殼地和等電位端用粗導(dǎo)線相連。系統(tǒng)的信號地可以從電源板的外殼地與信號地相連然后共用一根粗導(dǎo)線與等電位端相連。之所以沒有采用每塊板都分別接到等電位端的星形接地方法,是因?yàn)樾切谓拥貢纬山拥丨h(huán)路,從而增加射頻噪聲和容易受電磁干擾。


六、PCB布局布線

從原理圖的設(shè)計(jì)到PCB的布局布線,EMC的設(shè)計(jì)思想就應(yīng)該在深深的腦海里。設(shè)計(jì)出了好的原理圖,如果PCB布局布線不當(dāng),那么出來的板子是失敗的。如果芯片的去耦電容離芯片的管腳很遠(yuǎn),那也就失去了去耦的作用。如果敏感信號的走線太長,就會引入意想不到的電磁干擾。在抗ESD方面,敏感的器件或者信號線如(reset)應(yīng)該遠(yuǎn)離PCB邊緣,防止空氣放電直接干擾到器件和信號線。PCB邊緣應(yīng)該留有一定寬度的空隙或者鋪銅。


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