PCB 规划能够削减毛病查看及返工所带来的不必要本钱。在PCB 规划中,因为选用了瞬态电压遏止器(TVS)二极管来遏止因ESD 放电发生的直接电荷注入,因而PCB 规划中更重要的是战胜放电电流发生的电磁搅扰(EMI)电磁场效应。本文将供给能够优化ESD防护的PCB 规划原则。
电路环路:
电流经过感应进入到电路环路,这些环路是关闭的,并具有改变的磁通量。电流的起伏与环的面积成正比。较大的环路包括有较多的磁通量,因而在电路中感应出 较强的电流。因而,有必要削减环路面积。最常见的环路如图1 所示,由电源和地线所构成。在或许的条件下,能够选用具有电源及接地层的多层PCB规划。多层电路板不只将电源和接地间的回路面积减到最小,并且也减小了 ESD脉冲发生的高频EMI 电磁场。假如不能选用多层电路板,那么用于电源线和接地的线有必要衔接成如图2所示的网格状。
网格衔接能够起到电源和接地层的效果,用过孔衔接各层的印制线,在每个方向上过孔衔接间隔应该在6 厘米内。别的,在布线时,将电源和接地印制线尽或许接近也能够下降环路面积,如图3所示。
削减环路面积及感应电流的另一个方法是减小互连器材间的平行通路,见图4。
当有必要选用善于30厘米的信号衔接线时,能够选用维护线,如图5所示。
一个更好的方法是在信号线邻近放置地层。信号线应该距维护线或接地线层13毫米以内。如图6所示,将每个灵敏元件的长信号线(>30厘米)或电源线与其接地线进行穿插安置。穿插的连线有必要从上到下或从左到右的规矩间隔安置。
电路连线长度
长的信号线也可成为接纳ESD脉冲能量的天线,尽量运用较短信号线能够下降信号线作为接纳ESD电磁场天线的功率。尽量将互连的器材放在相邻方位,以削减互连的印制线长度。
地电荷注入
ESD对地线层的直接放电或许损坏灵敏电路。在运用TVS二极管的一起还要运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 路电容削减了电荷注入,坚持了电源与接地端口的电压差。TVS使感应电流分流,坚持TVS钳位电压的电位差。TVS及电容器应放在距被维护的IC尽或许近 的方位(见图7),要保证TVS到地通路以及%&&&&&%器管脚长度为最短,以削减寄生电感效应。
衔接器有必要安装到PCB上的铜铂层。抱负情况下,铜铂层有必要与PCB 的接地层阻隔,经过短线与焊盘衔接。
PCB规划的其它原则
1. 防止在PCB边际组织重要的信号线,如时钟和复位信号等;
2. 将PCB上未运用的部分设置为接地上;
3. 机壳地线与信号线间隔至少为4毫米;
4. 坚持机壳地线的长宽比小于5:1,以削减电感效应;
5. 用TVS二极管来维护一切的外部衔接;
维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事情时会发生严峻的电压过冲。尽管运用了TVS二极管,因为在电感负载两头的感应电压VL=L×di/dt,过高的过冲电压依然或许超越被维护%&&&&&%的损坏电压阈值。
维护电路接受的总电压是TVS二极管钳位电压与寄生电感发生的电压之和,VT=VC+VL。一个ESD瞬态感应电流在小于1ns 的时间内就能抵达峰值(根据IEC 61000-4-2 规范),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。经历规划原则是将分流通路规划得尽或许短,以此削减寄生 电感效应。一切的电理性通路有必要考虑选用接地回路,TVS与被维护信号线之间的通路,以及衔接器到TVS器材的通路。被维护的信号线应该直接衔接到接地 面,若无接地上,则接地回路的连线应尽或许短。TVS二极管的接地和被维护电路的接地址之间的间隔应尽或许短,以削减接地平面的寄生电感。最终,TVS器 件应该尽或许接近衔接器以削减进入邻近线路的瞬态耦合。尽管没有抵达衔接器的直接通路,但这种二次辐射效应也会导致电路板其它部分的作业紊乱。