什么是静电放电共同的EMC解决方案?

通用解决方案|EMC Bayswater.

在本文中,EMC Bayswater讨论了典型的静电放电(ESD)问题和共同解决方案。静电放电(ESD)是我们许多人每天遇到的常见现象。它是不同电位(或充电)的两个物体之间的电能突然流动。

ESD基本上是一个非常小的刻度的闪电螺栓,与闪电螺栓一样,电能将尝试找到地面的低阻抗路径,以便均衡电位。任何走过铺有地毯的地板和触摸金属门把手,都可能感觉甚至看到从他们的手到金属门把手的小火花跳。

另一个非常常见的发生是从你的车里摆脱和触摸接地的道路。值得注意的是,人体对静电放电仅敏感,大约2000-3000伏特,而且可以在现实生活中容易地产生较高的电压。虽然在大多数情况下,这种现象对人类没有危险,但除了一个惊喜的颠簸和一点不适,我们的电子设备可能会受到更严格的方式影响。电气产品静电放电测试的目的是评估其承受这些事件的能力。

静电放电| EMC Bayswater

当静电放电电流通过电子设备时,它会试图寻找到地的低阻抗路径。虽然在某些情况下,这可能是通过设备的底盘,它不是当前一般穿越敏感电路有足够的能量来永久损坏部件,如集成电路(ic),在某些情况下被动元件,如晶体管、二极管高精密电阻。静电放电也可以产生局部但强烈的电磁场,可能耦合到附近的电路和干扰信号。缓解静电放电现象影响的一些常见方法包括:

  • 绝缘
  • 适当的接地
  • 抑制/过滤
  • 电隔离
  • 固件

绝缘

减少ESD对设备影响的一个常见而有效的方法是首先阻止放电的发生。使用具有高击穿电压和可触点与导体之间有足够间距的塑料可以提供足够的绝缘以防止ESD事件的发生。

绝缘在诸如开关,LED,旋转控制器,显示器和连接器屏蔽的弱点上是有效的,通常在围栏完整性被危及的情况下。在一些情况下,整个电路或电路部分可以封装在诸如树脂或硅氧烷的灌封化合物中。

适当的接地

与绝缘体不同,该绝缘不提供ESD电流的路径,适当的接地允许对地面的低阻抗路径。金属连接器屏蔽和螺钉应具有与金属底盘的低阻抗连接,这又通过低阻抗连接连接到保护地球或功能性。

这允许电能在不穿过敏感电路的情况下找到地面的路径。如果产品是双重绝缘或不使用地球布置,但是在具有与地接地的多个地球路径中的系统中,这可能是复杂的。通过同轴屏蔽到其他设备。

火花隙/气体排放管(GDT)

气体放电管和其他火花间隙装置作为瞬态抑制装置通过传导电流到地,有效地创造一个短路。在高压尖峰的情况下,通常不导电的气体(或空气的情况下简单的火花间隙与暴露的电极)成为电离,允许电流通过设备的终端之间的间隙进行。

与其他瞬态电压抑制器相比,GDT需要相对较长的时间来触发。GDT或火花间隙并不罕见,以允许500V或更大的脉冲通过未抑制在电流通过电极之间的电离气体/空气进行地进行。气体排放管更常用于较慢的上升时间浪涌瞬变,例如AC电源浪涌。

抑制/过滤

ESD事件可以通过瞬态抑制组件和/或滤波器网络来缓解。瞬态抑制组件包括但不限于瞬态电压抑制(TVS)二极管、电容、可变电阻/电压相关电阻(压敏电阻/VDR)和滤波器网络。

这些元件通过对突然的过电压条件作出反应而工作,并且应该尽可能地放置在ESD电流进入点附近,而不是被保护的电路(或电路的一部分)。

电流孤立

电隔离是指分离电路,允许信号通过,但杂散电流被消除。实现电流隔离的常用方法包括但不限于变压器(电感/磁耦合)、光隔离器(光电耦合)、电容器(直流块但允许交流通过)和霍尔效应传感器(电感/磁耦合)。

固件

在某些情况下,设备的固件的变化足以在ESD事件后允许其自恢复。如果设备的处理器崩溃(由于ESD事件导致)看门狗定时器(WDT)将重置处理器。

这基本上可以将其恢复到原始状态,使操作中的故障可以自恢复。在其他情况下,固件可能有助于阻止设备故障。

寄生重置(当处理器的复位引脚错误地由于ESD事件而错误地读取高电平)或阻塞状态可以由固件管理。这种解决方案通常与滤波器结合使用,过滤器与短ESD事件区分开有效信号。

在设计电路时,重要的是要记住这些不同的技术。不同类型的设备和电路布局将受益于不同的技术,并且通常存在多个解决方案。

通常,将需要多种静电缓解技术,以便在静电放电测试期间实现EMC符合性。

资料来源:澳大利亚墨尔本的EMC Bayswater提供