接地设计
一旦发生静电放电,应尽快将其旁路,不要直接侵入内部电路。 例如,如果内部电路采用金属外壳屏蔽,则外壳应良好接地,接地电阻应尽可能小,以便放电电流能从外壳外层流入大地, 周围物体放电时产生的扰动也可以引入大地,而不影响内部电路。 对于金属机箱,机箱内部电路通常通过I/O电缆、电源线等接地。当机箱上发生静电放电时,机箱电位升高,而内部PCB电路的电位则保持在接近 由于接地而产生的地电位。 此时,底盘与电路之间存在较大的电位差。 这将导致底盘和电路之间产生二次电弧。 损坏电路。 可以通过增加电路与外壳之间的距离来避免二次电弧。 当电路与外壳之间的距离无法增大时,可在外壳与电路之间加一层接地金属挡板,以阻挡电弧。 如果电路与底盘连接,则应仅通过一点连接。 防止电流流过电路。 电路板与机箱的连接点应在电缆入口处。 对于塑料机箱,不存在机箱接地的问题。
线缆设计
正确设计的电缆保护系统可能是提高系统抗静电放电能力的关键。 作为大多数系统中最大的“天线”,I/O 电缆特别容易受到 ESD 干扰而感应出较大的电压或电流。 另一方面,如果电缆屏蔽层连接到外壳接地,则电缆还为 ESD 干扰提供低阻抗通道。 通过该通道,可以将ESD干扰能量从系统接地回路中释放出来,从而间接避免传导耦合。 为了减少ESD干扰辐射耦合到电缆,应减少线路长度和环路面积,抑制共模耦合并采用金属屏蔽。 输入/输出电缆可使用屏蔽电缆、共模扼流圈、过压钳位电路和电缆旁路滤波器。 电缆两端的电缆屏蔽层必须与外壳屏蔽层连接。 在互连电缆上安装共模扼流圈,可以使静电放电引起的共模压降作用在扼流圈上,而不是作用在另一端的电路上。 当两个外壳通过屏蔽电缆连接时,两个外壳通过电缆的屏蔽层连接在一起,使得两个外壳之间的电位差可以最小化。 这里,机箱与电缆屏蔽层之间的粘接方式非常重要。 强烈建议电缆两端的机箱与电缆屏蔽层之间重叠 360°。
键盘和面板
键盘和控制PCB面板的设计必须确保放电电流可以直接流到地而不经过敏感电路。 对于绝缘键盘,应在按键与电路之间安装放电保护器(如金属支架),为放电电流提供放电通路。 放电保护器应直接连接到机箱或机架,但不能连接到电路地。 当然,使用较大的按钮(增加操作者与内部线路的距离)可以直接防止静电放电。 键盘和控制面板的设计应使放电电流不经过敏感电路而直接到达地面。 绝缘轴和大旋钮可防止控制键或电位器放电。 现在,越来越多的电子产品面板采用薄膜按键和薄膜显示窗。 由于该薄膜由耐高压绝缘材料组成,可以有效防止ESD通过按钮、显示窗进入内部电路造成干扰。 另外,现在大多数键盘的按键都内衬耐高压绝缘膜,可以有效防止ESD干扰。
电路设计
设备内未使用的输入端子不允许断开或悬空,而应直接或通过适当的电阻连接至地线或电源端子。 一般来说,与外部设备连接的接口电路需要保护,包括电源线,这往往被硬件设计所忽视。 以微型计算机为例,应考虑布置保护电路的环节:串行通信接口、并行通信接口、键盘接口、显示接口等。
电路中必须使用滤波器(并联电容器或一系列电感器或两者的组合)以防止 EMI 耦合到设备。 如果输入为高阻抗,则并联电容器滤波器最有效,因为其低阻抗将有效旁路高输入阻抗。 并联电容器距离输入越近越好。 如果输入阻抗较低,可以使用一系列铁氧体来提供最佳滤波器,并且铁氧体也应尽可能靠近输入。
加强内部电路的保护措施。 对于可能受到直接传导静电放电干扰的端口,可在I/O接口处串联PCB电阻或并联二极管至正负电源端子。
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