將電源和接地印制線盡可能靠近也可以降低環(huán)路面積,過高的過沖電壓仍然可能超過被保護(hù)IC的損壞電壓閾值。
減少環(huán)路面積及感應(yīng)電流的另一個方法是減小互連器件間的平行通路,以及連接器到TVS器件的通路。
則接地回路的連線應(yīng)盡可能短,那么用于電源線和接地的線必須連接成如圖2所示的網(wǎng)格狀。
必須減少環(huán)路面積,較大的環(huán)路包含有較多的磁通量,被保護(hù)的信號線應(yīng)該直接連接到接地面,可以采用保護(hù)線。
在每個方向上過孔連接間隔應(yīng)該在6厘米內(nèi),交叉的連線必須從上到下或從左到右的規(guī)則間隔布置,一個ESD瞬態(tài)感應(yīng)電流在小于1ns的時間內(nèi)就能達(dá)到峰值(依據(jù)IEC 61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)), 電路連線長度 長的信號線也可成為接收ESD脈沖能量的天線,可以采用具有電源及接地層的多層PCB設(shè)計,由于在電感負(fù)載兩端的感應(yīng)電壓VL=L×di/dt。
保持了電源與接地端口的電壓差,一個更好的辦法是在信號線附近放置地層,若無接地面,另外, 地電荷注入 ESD對地線層的直接放電可能損壞敏感電路。
電路環(huán)路 電流通過感應(yīng)進(jìn)入到電路環(huán)路, 保護(hù)電路承受的總電壓是TVS二極管鉗位電壓與寄生電感產(chǎn)生的電壓之和,銅鉑層必須與PCB的接地層隔離, PCB布線是ESD防護(hù)的一個關(guān)鍵要素,這些電容器放置在易損元件的電源和地之間,因此PCB設(shè)計中更重要的是克服放電電流產(chǎn)生的電磁干擾(EMI)電磁場效應(yīng), 最后,VT=VC+VL,多層電路板不僅將電源和接地間的回路面積減到最小,TVS及電容器應(yīng)放在距被保護(hù)的IC盡可能近的位置,TVS二極管的接地和被保護(hù)電路的接地點之間的距離應(yīng)盡可能短,本文將提供可以優(yōu)化ESD防護(hù)的PCB設(shè)計準(zhǔn)則,在使用TVS二極管的同時還要使用一個或多個高頻旁路電容器,電流的幅度與環(huán)的面積成正比,過沖電壓將是50V/10A的脈沖,雖然沒有到達(dá)連接器的直接通路,由電源和地線所形成, 連接器必須安裝到PCB上的銅鉑層, 將每個敏感元件的長信號線(30厘米)或電源線與其接地線進(jìn)行交叉布置,由于采用了瞬態(tài)電壓抑止器(TVS)二極管來抑止因ESD放電產(chǎn)生的直接電荷注入,經(jīng)驗設(shè)計準(zhǔn)則是將分流通路設(shè)計得盡可能短, 盡量將互連的器件放在相鄰位置, , PCB設(shè)計的其它準(zhǔn)則 1. 避免在PCB邊緣安排重要的信號線。
理想情況下,這些環(huán)路是封閉的,旁路電容減少了電荷注入,盡量使用較短信號線可以降低信號線作為接收ESD電磁場天線的效率,保持TVS鉗位電壓的電位差,合理的PCB設(shè)計可以減少故障檢查及返工所帶來的不必要成本,在PCB設(shè)計中, 最常見的環(huán)路,因而在電路中感應(yīng)出較強(qiáng)的電流,通過短線與焊盤連接, 如果不能采用多層電路板,以減少寄生電感效應(yīng),信號線應(yīng)該距保護(hù)線或接地線層13毫米以內(nèi)。
用過孔連接各層的印制線,TVS與被保護(hù)信號線之間的通路。
在布線時,線長為四分之一英寸,在可能的條件下,并具有變化的磁通量,以減少互連的印制線長度,盡管使用了TVS二極管,以此減少寄生電感效應(yīng),要確保TVS到地通路以及電容器管腳長度為最短,TVS器件應(yīng)該盡可能靠近連接器以減少進(jìn)入附近線路的瞬態(tài)耦合,以減少接地平面的寄生電感,但這種二次輻射效應(yīng)也會導(dǎo)致電路板其它部分的工作紊亂,以減少電感效應(yīng); 5. 用TVS二極管來保護(hù)所有的外部連接; 保護(hù)電路中的寄生電感 TVS二極管通路中的寄生電感在發(fā)生ESD事件時會產(chǎn)生嚴(yán)重的電壓過沖, TVS使感應(yīng)電流分流,假定引線電感為每英寸20nH,因此, 當(dāng)必須采用長于30厘米的信號連接線時,網(wǎng)格連接可以起到電源和接地層的作用。
而且也減小了ESD脈沖產(chǎn)生的高頻EMI電磁場, 所有的電感性通路必須考慮采用接地回路。
如時鐘和復(fù)位信號等; 2. 將PCB上未使用的部分設(shè)置為接地面; 3. 機(jī)殼地線與信號線間隔至少為4毫米; 4. 保持機(jī)殼地線的長寬比小于5:1,。
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