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pcb板设计 pcb板焊接

最近做了电子产品的ESD测试。从不同产品的测试结果来看,发现这个ESD是一个很重要的测试:如果电路板设计不好,引入静电会导致产品崩溃甚至元器件损坏。以前我们只注意到静电放电会损坏元器件,没想到对电子产品的重视不够。

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静电放电,又称静电放电(-)。从所学的知识中,我们可以知道,静电是一种自然现象,通常是由电器之间的接触、摩擦和感应产生的。其特点是长期积累,电压高(能产生几千伏甚至上万伏的静电),功率低,电流小,作用时间短。对于电子产品来说,如果静电放电设计不好,往往会导致电子电气产品运行不稳定,甚至损坏。因此,我们经常在电路板上看到下面的图片。

静电放电测试通常有两种方法:接触放电和空气放电。接触放电是对被测设备直接放电;空气放电,也称为间接放电,是由强磁场耦合到相邻的电流回路而产生的。这两种试验的试验电压一般为2KV-8KV,不同地区要求不同。所以在设计之前,先要搞清楚产品所针对的市场。

以上两种情况是人体接触电子产品时,因带电或其他原因而不能工作的电子产品的基本测试。下图是一些地区一年中不同月份的空气湿度统计。从图中可以看出,全年湿度最少,该地区的电子产品要特别注意防静电。

世界各地的湿度不同,但同时,如果一个地区的空气湿度不同,产生的静电也不同。下表是收集到的数据,从中可以看出静电随着空气湿度的降低而增加。这也间接解释了北方冬天脱毛衣静电火花很大的原因。

既然静电危害这么大,怎么保护?我们在设计静电防护时,通常采取三个步骤:防止外部电荷流入电路板造成损坏;防止外部磁场损坏电路板;防止静电场造成的危害。

在实际电路设计中,我们将采用以下一种或多种方法进行静电保护:

1.静电保护用雪崩二极管。这也是设计中常用的一种方法。典型的方法是将一个与关键信号线并联的雪崩二极管接地。

这种方法中,雪崩二极管响应快,箝位能力稳定,可以在短时间内消耗积累的高电压,保护电路板。

2.使用高压电容器进行电路保护。

这样,通常在I/O连接器或按键信号处放置至少具有耐受电压的陶瓷电容器,为了减小连接线的感抗,连接线尽量短。如果使用耐压低的电容器,会对电容器造成损坏,失去保护功能。

3.使用铁氧体磁珠进行电路保护。

氧化铁磁珠可以很好的衰减ESD电流,还可以抑制辐射。当面临两个问题时,氧化铁磁珠是个不错的选择。

4.火花隙法。

这种方法可以在一块材料上看到。具体方法是在由铜皮组成的微带线层上使用尖端相互对齐的三角形铜皮。三角形铜皮的一端连接到信号线,另一端接地。当有静电时,会产生尖端放电,进而消耗电能。

5.采用液晶滤波器保护电路。

由LC组成的滤波器可以有效减少高频静电进入电路。电感的感抗可以很好的抑制高频ESD进入电路,电容可以将ESD的高频能量分流到地。同时,这种滤波器可以平滑信号边缘,降低射频效应,在信号完整性方面性能得到了进一步提高。

6.多层板的静电放电保护。

在资金允许的情况下,选择多层板也是防范风险的有效手段

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7.保护电路板外围的方法。

在这种方法中,通常在电路板周围画出没有粘结层的迹线。在条件允许的情况下,将接线连接到外壳上,注意接线不能形成闭环,以免形成环形天线带来更多麻烦。

8.电路保护采用CMOS器件或带箝位二极管的TTL器件。

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这种方法利用隔离原理来保护电路板。因为这些器件由箝位二极管保护,所以在实际电路设计中降低了设计复杂性。

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9.通常使用去耦电容。

这些去耦电容应具有低ESL和ESR值。对于低频静电放电,去耦电容减小了环路面积,并且由于其ESL,电解质功能减弱,可以更好地过滤掉高频能量。

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总之,虽然静电放电很可怕,甚至可能带来严重的后果,但只有保护好电路上的电源和信号线,才能有效防止静电放电电流流入PCB。其中我老板经常说,一个板的好接地才是王道。希望这句话也能给你带来打破天光的效果。

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