板子布局精, ESD静电无踪影: PCB 设计提升 ESD 防护要点

在电子设备中,ESD(静电放电)常常会给电路带来潜在风险,而良好的 PCB 设计则是抵御 ESD 的关键防线。以下是提高 ESD 静电防护在 PCB 设计方面的一些有效举措。

对于电源布局方面,以 DC - DC 电源为例,电压输出端经过电感后,旁路电容和储能电容的布局很有讲究。旁路电容要尽可能靠近电感输出端,取电压时最好经过电容后再进行,这样有助于电路更好地滤波,降低干扰。另外,所有电源线、信号线上用于高频旁路的电容都应尽量靠近地线,这样能减少进入电路系统的 ESD 大电流,更有效地吸收干扰。

在信号线布局上,复位线和恢复出厂信号线应尽量缩短。因为线长越长,承受 ESD 能量的难度越大。所以元器件布局要尽量紧凑以缩短走线长度。如果实在无法避免较长走线,那么线的两侧最好有地线包裹,这样可以减少其他信号的干扰,防止芯片因干扰而意外重启。同时,还可以在电路上加电容或电阻,增大内阻,避免过大的干扰信号影响电路。开关复位线的布局原理与此相同,可以在电路上加一个 π 型滤波电路,进一步消除外界干扰,防止芯片重置。

给芯片供电时,电源走线最好是先经过电容再流向芯片,这样能对芯片起到保护作用。地线铺铜时,要尽量避免直角,尽量采用大于 90° 的拐角,因为直角尖端容易产生干扰,导致放电路径不一致。

对于通讯线,应先经过保护器件,再经过防雷管放电,防雷管要尽量靠近地线,然后经过 TVS 放电。通讯线要尽量短,回路尽可能小,这样可以快速消除干扰信号。在地线上加上 Y 电容,能够快速放电,消除静电。

MCU 和其他芯片可以分开取电,避免相互干扰,还可以在电路上加 LC 滤波电路。使用多层板也是一个不错的选择,多层板能显著提升系统抵抗 ESD 放电的能力。将第一层接地平面尽量靠近信号走线层,这样 ESD 瞬态放电在到达走线时能很快被抵消。

此外,还可以采用加隔离的方法。电气隔离是抑制静电放电冲击的有效手段之一。在 PCB 上加隔离芯片、光耦、变压器等,并结合截止隔离和屏蔽,能够很好地抑制静电放电冲击。

总之,要想有效防止 ESD 静电干扰,在 PCB 设计中,电源平面、接地平面以及信号线的布局是关键的防护措施,只有在这些方面都做好精心设计,才能让电路在 ESD 面前更具抵抗力。

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