pcb设计中esd抑制准则

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1、PCB设计可以减少故障检查及返工所带来的不必要成本。在PCB设计中，由于采用了瞬态电压抑止器(TVS)二极管来抑止因ESD放电产生的直接电荷注入，因此PCB设计中更重要的是克服放电电流产生的电磁干扰(EMI)电磁场效应。本文将提供可以优化ESD防护的PCB设计准则。电路环路:2012-2-314:07上传下载附件(94.79KB)电流通过感应进入到电路环路，这些环路是封闭的，并具有变化的磁通量。电流的幅度与环的面积成正比。较大的环路包含有较多的磁通量，因而在电路中感应出较强的电流。因此，必须减少环路面积。最常见的环路如图1所示，由电源和

2、地线所形成。在可能的条件下，可以采用具有电源及接地层的多层PCB设计。多层电路板不仅将电源和接地间的回路面积减到最小，而且也减小了ESD脉冲产生的高频EMI电磁场。如果不能采用多层电路板，那么用于电源线和接地的线必须连接成如图2所示的网格状。2012-2-314:07上传下载附件(65.27KB)网格连接可以起到电源和接地层的作用，用过孔连接各层的印制线，在每个方向上过孔连接间隔应该在6厘米内。另外，在布线时，将电源和接地印制线尽可能靠近也可以降低环路面积，如图3所示。2012-2-314:07上传下载附件(48.25KB)减少环路面积

3、及感应电流的另一个方法是减小互连器件间的平行通路，见图4。2012-2-314:07上传下载附件(61.42KB)当必须采用长于30厘米的信号连接线时，可以采用保护线，如图5所示。2012-2-314:07上传下载附件(37.71KB)一个更好的办法是在信号线附近放置地层。信号线应该距保护线或接地线层13毫米以内。如图6所示，将每个敏感元件的长信号线(>30厘米)或电源线与其接地线进行交叉布置。交叉的连线必须从上到下或从左到右的规则间隔布置。2012-2-314:07上传下载附件(70.54KB)电路连线长度长的信号线也可成为接收ESD

4、脉冲能量的天线，尽量使用较短信号线可以降低信号线作为接收ESD电磁场天线的效率。尽量将互连的器件放在相邻位置，以减少互连的印制线长度。地电荷注入ESD对地线层的直接放电可能损坏敏感电路。在使用TVS二极管的同时还要使用一个或多个高频旁路电容器，这些电容器放置在易损元件的电源和地之间。旁路电容减少了电荷注入，保持了电源与接地端口的电压差。TVS使感应电流分流，保持TVS钳位电压的电位差。TVS及电容器应放在距被保护的IC尽可能近的位置(见图7)，要确保TVS到地通路以及电容器管脚长度为最短，以减少寄生电感效应。2012-2-314:07上

5、传下载附件(53.77KB)连接器必须安装到PCB上的铜铂层。理想情况下，铜铂层必须与PCB的接地层隔离，通过短线与焊盘连接。PCB设计的其它准则1.避免在PCB边缘安排重要的信号线，如时钟和复位信号等；2.将PCB上未使用的部分设置为接地面；3.机壳地线与信号线间隔至少为4毫米；4.保持机壳地线的长宽比小于5:1，以减少电感效应；5.用TVS二极管来保护所有的外部连接；保护电路中的寄生电感TVS二极管通路中的寄生电感在发生ESD事件时会产生严重的电压过冲。尽管使用了TVS二极管，由于在电感负载两端的感应电压VL=L×di/dt，过高的

6、过冲电压仍然可能超过被保护IC的损坏电压阈值。保护电路承受的总电压是TVS二极管钳位电压与寄生电感产生的电压之和，VT=VC+VL。一个ESD瞬态感应电流在小于1ns的时间内就能达到峰值(依据IEC61000-4-2标准)，假定引线电感为每英寸20nH，线长为四分之一英寸，过冲电压将是50V/10A的脉冲。经验设计准则是将分流通路设计得尽可能短，以此减少寄生电感效应。所有的电感性通路必须考虑采用接地回路，TVS与被保护信号线之间的通路，以及连接器到TVS器件的通路。被保护的信号线应该直接连接到接地面，若无接地面，则接地回路的连线应尽可能

7、短。TVS二极管的接地和被保护电路的接地点之间的距离应尽可能短，以减少接地平面的寄生电感。最后，TVS器件应该尽可能靠近连接器以减少进入附近线路的瞬态耦合。虽然没有到达连接器的直接通路，但这种二次辐射效应也会导致电路板其它部分的工作紊乱。声明：本文来自网络资源，版权属于原作者。华强PCBhttp://www.hqpcb.com/13在线下单