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實驗出真知!可充分發(fā)揮ESD保護元件性能的電路設計

發(fā)布時間:2022-12-13 來源:TDK 責任編輯:wenwei

【導讀】TDK的多層貼片式壓敏電阻產(chǎn)品陣容齊全,可保護設備因受ESD(靜電放電)影響而引發(fā)的故障和誤動作,能幫助客戶有效解決ESD問題。但隨著用戶設備的小型化、輕量化和高功能化,以前效果出眾的多層貼片式壓敏電阻產(chǎn)品也出現(xiàn)了無法充分發(fā)揮保護效果的情況。


為了查明原因,我們以客戶設備的小型化為前提進行了ESD實驗,本期推文就來為您詳細介紹通過此次實驗得出的各數(shù)據(jù)與結果。


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5G技術的發(fā)展實現(xiàn)了設備之間的相互協(xié)作和實時通信,也對設備的設計提出了更高的要求,比如更小、更輕、更低功耗、更高功能、長期運行、高可靠性、更高的EMC耐受能力等等。相比于大型設備(如汽車、工業(yè)設備,醫(yī)療設備等)的PCB和機殼設計,智能手機、VR、無人機等小型移動設備的PCB尺寸小,ESD更容易侵入,而且用于ESD消除的GND地線和機殼的設計往往不穩(wěn)定,是很難采取ESD對策的設備之一。


針對電壓保護應用,TDK提供有非常齊全的壓敏電阻(氧化鋅)和防雷(放電管)產(chǎn)品,能滿足各種電流大小的應用。本文中介紹的ESD測試便使用如下產(chǎn)品圖中所示的專用貼片式壓敏電阻。


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ESD可視化設備是一種通過用非接觸磁場探針自動掃描ESD電流來實現(xiàn)ESD電流可視化的設備。


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圖1 ESD可視化設備


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本次實驗中使用雙面電路板(正面:信號線,背面:GND地線,正面的GND地線通過Via連接到背面的GND地線)。背面的GND地線有兩種不同的尺寸:①窄地線(10x20mm)和 ②寬地線(85x50mm)。


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圖2 PCB的GND地線設計


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將貼片式壓敏電阻配置到PCB正面的信號線和GND地線之間。GND地線與金屬機殼和大地不相連。在此狀態(tài)下,對信號線按照IEC61000-4-2要求施加ESD 1kV。


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圖3 實驗設置 


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當GND地線較窄時,ESD將繞過壓敏電阻,擴散到信號線。而當GND地線較寬時,ESD會被貼片式壓敏電阻吸收并引向GND地線。這是由GND地線相對于信號線的阻抗大小決定的。GND地線較窄時,GND地線的阻抗較大,因此ESD無法流向貼片式壓敏電阻。


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來源:TDK



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