下面介紹PCB設(shè)計(jì)中防止ESD電流流入PCB的方法：

最近我們?cè)谧鲭娮赢a(chǎn)品的ESD測(cè)試。 從不同產(chǎn)品的測(cè)試結(jié)果來看，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)ESD是一個(gè)非常重要的測(cè)試：如果電路板設(shè)計(jì)不好，靜電的引入會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品死機(jī)甚至元器件損壞。 之前，我只是注意到ESD會(huì)損壞元器件，沒想到我們對(duì)電子產(chǎn)品也應(yīng)該引起足夠的重視。

ESD，也稱為靜電放電。 由所學(xué)知識(shí)可知，靜電是一種自然現(xiàn)象，通常是通過電器之間的接觸、摩擦、感應(yīng)等方式產(chǎn)生的。 其特點(diǎn)是長期積累，電壓高（可產(chǎn)生數(shù)千伏甚至數(shù)萬伏的靜電），電量小，電流小，動(dòng)作時(shí)間短。 對(duì)于電子產(chǎn)品來說，如果ESD設(shè)計(jì)沒有做好，電子電器產(chǎn)品往往會(huì)不穩(wěn)定，甚至損壞。

ESD放電測(cè)試通常有兩種方法：接觸放電和空氣放電。 接觸放電是直接對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行放電； 空氣放電又稱間接放電，是強(qiáng)磁場(chǎng)耦合到相鄰電流回路引起的。 這兩種測(cè)試的測(cè)試電壓一般為2KV-8KV，不同地區(qū)要求不同。 因此，在設(shè)計(jì)之前，有必要了解產(chǎn)品所針對(duì)的PCB市場(chǎng)。

以上兩種情況是電子產(chǎn)品在人體接觸電子產(chǎn)品時(shí)，因人體帶電或其他原因不能工作的基本測(cè)試。

世界各地的濕度情況不同，但同時(shí)，如果一個(gè)地區(qū)的空氣濕度不同，產(chǎn)生的靜電也不同。 下表是采集到的數(shù)據(jù)，從中我們可以看出靜電隨著空氣濕度的降低而增加。 這也間接解釋了為什么北方冬天脫毛時(shí)產(chǎn)生的靜電火花很大的原因。

既然靜電危害如此之大，我們?cè)撊绾畏雷o(hù)呢？ 我們?cè)谠O(shè)計(jì)靜電防護(hù)時(shí)，通常采取三個(gè)步驟：防止外部電荷流入電路板造成損壞； 防止外部磁場(chǎng)損壞電路板； 防止靜電場(chǎng)引起的危險(xiǎn)。

在實(shí)際PCB電路設(shè)計(jì)中，我們會(huì)采用以下一種或多種方法進(jìn)行靜電防護(hù)：

1、用于靜電保護(hù)的雪崩二極管。 這也是設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用的一種方法。 典型的方法是在關(guān)鍵信號(hào)線上并聯(lián)一個(gè)雪崩二極管到地。

這種方法利用雪崩二極管的快速響應(yīng)和穩(wěn)定的鉗位能力，可以在短時(shí)間內(nèi)消耗掉積累的高電壓，以保護(hù)電路板。

2、電路保護(hù)采用高壓電容。

在這種做法中，通常在I/O連接器或關(guān)鍵信號(hào)位置放置耐壓至少為1.5KV的陶瓷電容，連接線盡量短，以減少連接線的電感。 如果使用耐壓低的電容器，會(huì)損壞電容器，失去保護(hù)作用。

3、采用氧化鐵磁珠作電路保護(hù)。

氧化鐵磁珠可以衰減ESD電流，抑制輻射。 當(dāng)面臨兩個(gè)問題時(shí)，鐵氧體磁珠是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

4、火花隙法。

這種方法見于一件材料。 具體做法是由銅片組成的微帶線層由三角形銅片組成，其尖端相互對(duì)齊。 三角形銅片的一端接信號(hào)線，另一端接地。 有靜電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生尖端放電，消耗電能。

5、采用LC濾波器保護(hù)電路。

LC濾波器可有效減少進(jìn)入電路的高頻靜電。 電感的感抗可以很好的阻止高頻ESD進(jìn)入電路，而電容則將ESD的高頻能量分流到地。 同時(shí)，該類濾波器可以平滑信號(hào)邊沿，減少射頻影響，在信號(hào)完整性方面性能得到進(jìn)一步提升。

6、多層PCB板ESD保護(hù)。

在資金允許的情況下，選擇多層板也是防止ESD的有效手段。 在多層板中，由于靠近走線有完整的地平面，ESD可以更快地耦合到低阻抗平面，從而起到保護(hù)關(guān)鍵信號(hào)的作用。

7、PCB線路板周圍保護(hù)膠帶的保留方法。

這種方法通常用于在電路板周圍畫出沒有組裝和焊接層的布線。 如果條件允許，將接線連接到外殼上。 同時(shí)注意走線不能形成閉合環(huán)路，以免形成環(huán)形天線造成更大的麻煩。

8、電路保護(hù)采用帶鉗位二極管的CMOS器件或TTL器件。

這種方法利用隔離原理來保護(hù)電路板。 由于這些器件有鉗位二極管保護(hù)，在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。

9、經(jīng)常使用去耦電容。

這些去耦電容器應(yīng)具有低 ESL 和 ESR 值。 對(duì)于低頻 ESD，去耦電容器會(huì)減小環(huán)路面積。 因?yàn)樗腅SL作用削弱了電解質(zhì)的作用，可以更好的濾除高頻能量。

總之一句話，ESD雖然可怕，甚至可能帶來嚴(yán)重的后果。 但是，只有保護(hù)電路上的電源和信號(hào)線，才能有效防止ESD電流流入PCB。 其中我老大常說“一塊板子接地好才是王道”，希望這句話也能帶來打破天窗的效果。