防靜電和浪涌TVS layout設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電子產(chǎn)品精密化

剛看過了CES2023，雷卯的外貿(mào)伙伴們看了最新的AR,VR,5G產(chǎn)品，新的電子產(chǎn)品更智能、更復(fù)雜，嵌入了脆弱和敏感的集成電路。這些設(shè)備的環(huán)境往往很惡劣，產(chǎn)生高水平靜電和快速瞬態(tài)浪涌。這些ESD事件可能會(huì)干擾設(shè)備，從故障到集成電路的破壞。

將這些問題最小化的最佳方法是從PCB入口放置瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)，放置在可能出現(xiàn)浪涌的地方;但在選擇這些組件PCB布局必須小心，以確保最好的保護(hù)。

電磁兼容可靠性要求

很明顯，敏感部件可能會(huì)出現(xiàn)靜電損壞風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)際電工委員會(huì)IEC委員會(huì)定義了標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了四種嚴(yán)重等級(jí)，對(duì)應(yīng)于四種電壓等級(jí)，有兩種放電、接觸和空氣類型。對(duì)接觸放電的類別與電壓水平和電流波形的定義顯示了對(duì)接觸放電的這些類別的定義以及與不同電壓水平的波形的定義。

下表是IEC61000-4-2規(guī)定最新定義的接觸靜電放電的波形4級(jí)測(cè)試要求，附帶測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)波形的具體時(shí)間和電壓圖。

線路中TVS設(shè)置

大家都知道要在接口處設(shè)置TVS保護(hù)器件，但有時(shí)候達(dá)不到理想的測(cè)試效果，這里要分析一下原因：

1 TVS型號(hào)選型不當(dāng)

2 PCB設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致TVS保護(hù)效果不佳

這里主要討論在PCB上怎么合理設(shè)計(jì)讓TVS發(fā)揮最大的保護(hù)功效。

這里就要考慮線路上的各種寄生電感，包括TVS管腳自身的寄生感值。這會(huì)影響靜電或浪涌發(fā)生時(shí)后端IC處的箝位電壓Vc值。

TVS本身遵從以下公式

VCL = VBR + RD × IPP

R為TVS本身的寄生電容值，越小的產(chǎn)品他的箝位電壓會(huì)更好，更有效保護(hù)IC，IPP是測(cè)試瞬間通過TVS本身的電流值。

在測(cè)試圖中，A點(diǎn)的電壓并不是Vc值，Va電壓需要加上TVS 兩端的電壓。

LIN和LIC由PATH通常由線路的控制阻抗(例如50Ω或100 Ω差分)驅(qū)動(dòng)。為了迫使浪涌電流通過保護(hù)電路，我們必須確保LGND和LTVS路徑盡可能低。此外，為了減少PCB上的輻射，最好的方法是將保護(hù)電路盡可能靠近連接器針腳。

以下有三種TVS在板子上的接線方式，供大家選擇優(yōu)劣。

以上ABC的設(shè)置方式，大家可以評(píng)論哪種方式最好。答案是C

設(shè)計(jì)案例

需要考慮未被保護(hù)的路徑遠(yuǎn)離在保護(hù)路徑上，否則會(huì)有EMI干擾的風(fēng)險(xiǎn)。

總結(jié)

以上我們看到，為了限制各種寄生電路的布局，必須注意產(chǎn)生的過電壓和電磁干擾。注意接地連接和將TVS放置在正確的方式上，保證一個(gè)成功的電路，以確保設(shè)備的高可靠性水平的關(guān)鍵。綜上所述，以下要點(diǎn)：確保保護(hù)裝置連接到地面盡可能短，盡量減少寄生電感路徑從靜電電源到保護(hù)組件，然后從保護(hù)組件到芯片保護(hù)(而不是從靜電電源到芯片保護(hù)，然后保護(hù)連接到該路徑)。這也是一種避免寄生電感，將保護(hù)組件盡可能接近ESD源：這將最小化PCB上的EMI，與其他路徑耦合化PCB上的EMI，與其他路徑耦合。

上海雷卯專注電子產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計(jì)，電子產(chǎn)品的接口防護(hù)需用過壓保護(hù)器件，很多工程師意識(shí)到要用保護(hù)器件，但由于選型不當(dāng)或沒按照ESD電路PCB設(shè)計(jì)原則，造成產(chǎn)品靜電測(cè)試或EMC測(cè)試不通過，產(chǎn)品多次驗(yàn)證測(cè)試，浪費(fèi)人力財(cái)力，造成產(chǎn)品延遲上市的事情總有發(fā)生，或過度設(shè)計(jì)，造成成本壓力。

雷卯電子專業(yè)為客戶提供電磁兼容EMC的設(shè)計(jì)服務(wù)，提供實(shí)驗(yàn)室做摸底免費(fèi)測(cè)試，從客戶高效，控本方便完成設(shè)計(jì)，希望為更多的客戶能快速通過EMC的項(xiàng)目，提高產(chǎn)品可靠性盡力。

雷卯電子電磁兼容實(shí)驗(yàn)室，提供免費(fèi)測(cè)試，提供外圍靜電保護(hù)參考電路。