用磁珠隔地解决静电问题

狂风中的少年 提交于 2019-11-26 13:51:22

 

静电测试方法:

1.直接接触放电法:适用于电子产品的裸露金属引脚或连接结构。使用尖端放电电极。操作要点是,尖端放电电极接触到产品的ESD测试部位时,再按下静电枪的放电开关。
2.直接空气放电法:适用于电子产品的非金属结构。使用球形放电电极。操作要点是,静电枪在远离待测电子产品的无语按下放电开关后,以一定的速度是静电枪的放电电极靠近并接触到电子产品的ESD测试部位

 

PCB EMC设计 布线技术

(1)过孔:过孔一般被使用在多层印制线路板中。当是高速信号时,过孔产生1到4nH的电感和0.3到0.5pF的电容。因此,当铺设高速信号通道时,过孔应该被保持绝对的最少。对于高速的并行线(如地址和数据线),如果层的改变是不可避免,应该确保每根信号线的过孔数一样。

(2)45度角的路径:与过孔相似,直角的转弯路径应该被避免,因为它在内部的边缘能产生集中的电场。该场能耦合较强噪声到相邻路径,因此,当转动路径时全部的直角路径应该采用45度。图5是45度路径的一般规则。

(3)短截线:如图 6所示短截线会产生反射,同时也潜在增加辐射天线的可能。虽然短截线长度可能不是任何系统已知信号波长的四分之一整数,但是附带的辐射可能在短截线上产生振荡。因此,避免在传送高频率和敏感的信号路径上使用短截线。

(4)树型信号线排列:虽然树型排列适用于多个PCB印制线路板的地线连接,但它带有能产生多个短截线的信号路径。因此,应该避免用树型排列高速和敏感的信号线。

(5)辐射型信号线排列:辐射型信号排列通常有最短的路径,以及产生从源点到接收器的最小延迟,但是这也能产生多个反射和辐射干扰,所以应该避免用辐射型排列高速和敏感信号线。

(6)不变的路径宽度:信号路径的宽度从驱动到负载应该是常数。改变路径宽度时路径阻抗(电阻,电感,和电容)会产生改变,从而产生反射和造成线路阻抗不平衡。所以最好保持路径宽度不变。

(7)洞和过孔密集:经过电源和地层的过孔的密集会在接近过孔的地方产生局部化的阻抗差异。这个区域不仅成为信号活动的“热点”,而且供电面在这点是高阻,影响射频电流传递。

(8)切分孔隙:与洞和过孔密集相同,电源层或地线层切分孔隙(即长洞或宽通道)会在电源层和地层范围内产生不一致的区域,就像绝缘层一样减少他们的效力,也局部性地增加了电源层和地层的阻抗。

(9)接地金属化填充区:所有的金属化填充区应该被连接到地,否则,这些大的金属区域能充当辐射天线。

(10)最小化环面积:保持信号路径和它的地返回线紧靠在一起将有助于最小化地环,因而,也避免了潜在的天线环。对于高速单端信号,有时如果信号路径没有沿着低阻的地层走,地线回路可能也必须沿着信号路径流动来布置

 

 

案例:

 

案例1:

转载自:https://wenku.baidu.com/view/4c344f960a4e767f5acfa1c7aa00b52acfc79cab.html

 

一、整改前实验现象描述:

此测试样机是一款蓝牙音箱,对外露的USB端口进行接触放电时,音箱会断电,无法正常工作,这就不符合EN61000-4-2标准的B类要求。

二、整改方案:

首先想到的是防,于是在USB端口的5V处对地并联ASIM ESD(型号:CV0402VT6201T),测试现象有所改善,但还不至于到能过EN61000-4-2 B类的要求。再想到的是疏,通过对产品地进行完善,让其保持完整的地,再测试现象有所改善,但还是不能达到EN61000-4-2 B类的要求。最后想到的是堵,将USB的金属的地与PCB的地用ASIM磁珠(型号:CVB1608E601T)串联进行隔离,在测试现象有所改善,但还不稳定;最后用两颗ASIM磁珠(型号:(CVB1608E601T)串联,测试样机能过EN61000-4-2 B类要求,具体方案如下示意图:

三、设计原理:

ESD器件能为耦合到5V上的静电提供一个低阻抗的回路,减小了静电的回路面积,避免静电流过主IC,铁氧体磁珠能很好的抑制衰减ESD电流,对辐射也有很好的抑制效果。

 

案例2:

以下转自:http://bbs.52rd.com/Thread-277351-1-1.html

以下是我在实际ESD Debug中遇到的实际问题,拿出来跟大家分享一下。
1.ESD问题:
    平板电脑,耳机口(非直驱),插耳机,ESD Air +/-8KV 死机,降低电压,Air +/-5KV OK,+/-6KV死机,1枪就死,承受能力弱爆。
2.解决方法。
    根据常规的想法,非直驱耳机ESD问题无非就是在L,R,Detect Trace上加TVS管,再不行就把GND PIN接至Panel上,但这台机子导入很好的TVS管且下地也做得很充分后,问题没有一丝改善。
    后来查看电路发现,耳机上有一根Trace直接连至CPU(如下图),怀疑可能跟这根trace有关,试验将串联的0Ω去掉之后,测试ESD,Air +/-8KV 机子正常,连续测试30枪都没问题,最终确认ESD问题是由这根线导致的。
    初步分析,ESD是经过这根线串到CPU和电源层,导致系统不稳死机。虽然增加了TVS管,但残余电压和TVS的钳位电压还是较高,使系统不能正常工作,故需增加电阻消耗此电压,再根据上拉电平要求计算,将串联电阻改为10K,上拉电阻改为100K,这个ESD问题得到彻底解决。
总结:
    在解决ESD问题中,除了增加TVS管和完整下地这些基本方法外,增加必要的滤波/滤波器有时才是问题的根本。电容,电感,磁珠,电阻,以及RC都可以取得令小伙伴们惊呆的效果。
    后面我还会分享一些这方面的实例,敬请关注!

原文转自 高速电路PCB网

 

参考:

0, http://bbs.52rd.com/Forum-76-1.html     ESD 集中讨论论坛。

1,http://bbs.52rd.com/forum.php?mod=viewthread&tid=288882&typeid=75&typeid=75

2, http://bbs.52rd.com/Thread-358687-1-1.html

 

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