[经验]

PCB电路设计中如何防止静电放电？

李丽

2023-4-7 17:07:59

1915 ESD PCB板 GND

　　电路设计中如何防止静电放电？

　　对某些人来说 ESD 是一种挑战，因为需要在处理和组装未受保护的电子元件时不能造成任何损坏。
　　这是一种电路设计挑战，因为需要保证系统承受住 ESD 的冲击，之后仍能正常工作，更好的情况是经过 ESD 事件后不发生用户可觉察的故障。
　　与人们的常识相反，设计人员完全可以让系统在经过 ESD 事件后不发生故障并仍能继续运行。
　　将这个目标谨记在心，下面让我们更好地理解 ESD 冲击时到底发生了什么，然后介绍如何设计正确的系统架构来应对 ESD。
　　简单模型
　　将一个电容充电到高电压（一般是2kV 至8kV），然后通过闭合开关将电荷释放进准备承受 ESD 冲击的“受损”器件如下图。电荷的极性可以是正也可以是负，因此必须同时处理好正负 ESD 两种情况。
　　受损电路不同，对正负冲击的敏感性可能也有很大的不同，因此你需要同时处理好正负冲击。人体模型（HMB）和机器模型（MM）这两种最常见模型之间的区别主要在于串联电阻。人体模型的导电性没有金属那么好。
　　在PCB的EMC设计考虑中，首先涉及的便是层的设置；单板的层数由电源、地的层数和信号层数组成；电源层、地层、信号层的相对位置以及电源、地平面的分割对单板的EMC指标至关重要。
　　合理的层数
　　根据单板的电源、地的种类、信号密度、板级工作频率、有特殊布线要求的信号数量，以及综合单板的性能指标要求与成本承受能力，确定单板的层数；

　　对于EMC指标要求苛刻（如：产品需认证CISPR16 CLASS B）而相对成本能承受的情况下，适当增加地平面乃是PCB的EMC设计的杀手锏之一。

　　Vcc 、GND 的层数
　　单板电源的层数由其种类数量决定；对于单一电源供电的PCB，一个电源平面足够了；
　　对于多种电源，若互不交错，可考虑采取电源层分割（保证相邻层的关键信号布线不跨分割区）；
　　对于电源互相交错（尤其是象8260等IC，多种电源供电，且互相交错）的单板，则必须考虑采用2个或以上的电源平面，每个电源平面的设置需满足以下条件：
　　* 单一电源或多种互不交错的电源；
　　*相邻层的关键信号不跨分割区；
　　*地的层数除满足电源平面的要求外，还要考虑：
　　* 元件面下面（第2层或倒数第2层）有相对完整的地平面；
　　*高频、高速、时钟等关键信号有一相邻地平面；
　　*关键电源有一对应地平面相邻（如48V与BGND相邻）。

原作者：鑫鑫鑫领域