PCB抗静电设计“放电针”

2022-06-11

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基于尖端放电的PCB板载锯齿状铜皮抗静电设计(超低成本)

静电对电路的危害很大,静电的瞬间电压为几千伏到几十万伏,冬天人体静电至少在几万伏以上,如此大的静电进入电路后会对电路中较弱的元器件如芯片等造成致命损伤,因此电路静电保护一直是电路设计不可缺少的环节。

静电对电路的危害很大,静电的瞬间电压为几千伏到几十万伏,冬天人体静电至少在几万伏以上,如此大的静电进入电路后会对电路中较弱的元器件如芯片等造成致命损伤,因此电路静电保护一直是电路设计不可缺少的环节。常规方案是用快速二极管、气体放电管、保险丝等组合成保护电路实现对静电的消除,达到保护电路元器件的目的。但是该保护方案大幅度增加了电路成本,扩大了PCB板的使用面积,不利于产品小型化低成本设计。

一般情况下,使干燥空气击穿的电场强度约为 3 × 10^6 V/m,将该量记为E,静电压记为U(单位为伏),放电距离记为S(单位为米),则有S=U/E,若静电压为3000V,则尖端放电间距约为1mm;根据这种放电特性,可在受保护器件的电路中加入一个呈锯齿状的尖端放电对,该放电对是在PCB板上的两个锯齿形铜皮,铜皮不能盖油。锯齿状尖端放电对的一半在信号电路中,另一半在电路板电源地上,尖端间距为1mm,这样可实现3000V以上的静电放电,达到保护元器件的目的,降低了产品成本和PCB板需求面积。

在实际设计时,可在某一个保护器件上并排放置多个尖端放电对,以实现彻底干净的消除静电,尖端间距可设置为0.4mm。在电路接口处,信号线位置(高压信号线除外),低压电源处均可放置,尖端放电对附近及上方不要有导线等其他易燃体,因为尖端放电会有瞬间电火花产生,在一些特殊情况下可以采用此方法去较好地消除静电威胁。具体设计参考如下图:

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在实际PCB设计和制造中,要保持放电针的阻焊开窗和且保留焊盘尖端,防止加工加工后的成品无法实现放电功能!


                                                                                                                                                                                                                      参考:“基于尖端放电的PCB板载锯齿状铜皮抗静电设计(超低成本)


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