新手在設(shè)計之初會把大量精力用于功能原理上的實現(xiàn),并花費更多的時間電路原理上的可行性,老司機們則會把至少30%的時間用于安全規(guī)范、抗擾、抗干擾上的系統(tǒng)評估。
靜電防護屬于抗擾度方向的評估,系統(tǒng)級ESD設(shè)計所要做的事情是考慮采用不同的保護策略,以最大程度減少ESD耦合到系統(tǒng)中,其涉及到的關(guān)鍵因素包括:外殼結(jié)構(gòu)、PCB設(shè)計、ESD接地路徑、板載ESD器件、系統(tǒng)接線互連、軟件設(shè)計等。
避免篇幅過長,我們將拆分成3-4個篇章來逐一解析!
各種外殼結(jié)構(gòu)歸類和相對的ESD干擾場景如下
情況1:外殼為導電材質(zhì),將產(chǎn)品內(nèi)部電路板等完全包住在內(nèi)部并良好接地。這種情況下ESD直接通過外殼導至地,對系統(tǒng)不會造成影響;
情況2:內(nèi)部導電部件伸出外殼。這種情況下靜電可以對系統(tǒng)進行直接放電,在設(shè)計時應(yīng)讓穿出外殼的導電塊得到適當?shù)钠帘?,同時通過良好接地,最大程度減少ESD耦合;
情況3:外殼存在縫隙或孔位,與內(nèi)部部件存在間隙距離。這種情況下靜電可以對系統(tǒng)進行間接放電,設(shè)計者容易忽視ESD所產(chǎn)生的電磁場可以通過外殼進入系統(tǒng),這些電磁場可以耦合到內(nèi)部電路或電線并通過系統(tǒng)傳播。因此需要讓外殼孔和外殼內(nèi)部的電子設(shè)備之間有足夠的間隙或隔離,最大程度減少耦合效應(yīng),同時內(nèi)部電子設(shè)備良好接地;
情況4:產(chǎn)品帶有線纜,穿過外殼與內(nèi)部部件連接。這種情況下ESD可以向電纜上釋放電弧,通過感應(yīng)或輻射間接耦合到電纜中。因此可以使用金屬箔或者編制屏蔽層屏蔽連接電纜,同時盡可能縮短電纜長度,在電纜入口使用瞬態(tài)抑制器件和濾波器。條件允許的情況下,將電纜進行接地處理。
情況5:外殼為非導電材質(zhì),將產(chǎn)品內(nèi)部電路板等完全包住在內(nèi)部并良好接地。這種情況下需留意靠近外殼的靜電在放電時生產(chǎn)的電磁場,因此盡可能在非導電外殼和外殼內(nèi)的電子設(shè)備之間保持足夠的空氣間隙,最大程度減少電磁場間接耦合到系統(tǒng)形成電磁噪聲。