PCB厂了解到,在干燥的环境下,人体静电(ESD)的电压很容易超过6~35Kv,当用手触摸电子设备、PCB或PCB上的元器件时,会因为瞬间的静电放电,而使元器件或设备受到干扰,甚至损坏设备或PCB上的元器件。
这让我们意识到,PCB静电防护设计对电子产品来说是一个严峻的挑战。
静电是如何产生的?
静电是一种电能,它存在于物体表面,是正负电荷在局部失衡时,产生的一种现象,如摩擦起电就是一种静电放电现象。 这种电能可以在不经意间对电子设备和PCB构成潜在威胁。
静电的问题一直困扰着许多电子产品,其放电电流产生的电磁场,通过电容耦合、电感耦合或空间辐射耦合等途径,对电路造成了严重干扰,所以我们在PCB设计初期,就必须考虑到静电的防护问题。
PCB如何设计防静电?
PCB电路板布局的原则,一般尽可能将静电保护器件靠近输入端或者连接器,静电保护器件与被保护线之间的线路距离,应该设计得尽量短一些。
对于PCB设计来说,在容易发生静电放电的边缘,设置一定的隔离距离非常重要,对于机架类产品,每千伏的静电电压的击穿距离在1mm左右,如果在容易放电的边缘设置一个35mm隔离区,就可以抵抗35Kv的静电电压。
低速板静电防护设计
- 走线需横平竖直,尽量减少信号线路并排走线。
- 如果空间允许的话,走线越粗越好。
- 按照高速电路设计理念来进行布线。
- 避免在PCB边缘处理重要的信号线,如时钟、复位信号等。
- 所有PCB板的传导环路,包括电源和地线环路,应该尽量小。
- 单面或双面板,在没有电源平面的情况下,电源走线旁边必须要跟随一根地线。
- 尽量使用多层板布线。
高速板静电防护设计
- 走线需要有良好的地平面。
- 保持足够的间距,如滤波器、光耦、交流电源线与弱信号线。
- 长距离走线加低通滤波器(C、静电器件、RC、LC)。
- 隔离(增加屏蔽罩),避免被保护的导线与未被保护的导线并排走线。
- 避免与其他器件使用同一条回路来连接公共接地点。
防止出现静电的通用办法
- 保持地的完整,加大地的泄放面积,平整地铺铜均匀,保持地的电阻值不变,互相之间水平状态地平面平稳。
- 板外围进行环绕地设计,数据线用地包围。
- 地孔越多越好,并使每层地紧密连合在一起。
- 在PCB上安装光耦合器或者变压器,以及结合介质隔离和屏蔽,都可以很好的抑制静电放电冲击。
- 可将PCB的GND与外壳地进行单点接地,防止静电放电电流在机箱上产生的电压耦合进电路,但需注意接地点的选择,选择在电缆入口处接地。
- 如果PCB面积允许,并且整机系统的搭接、静电泄放通道都很好,可以在PCB周围设置接地防护环,可裸铜处理,并采用很多过孔连接。