切勿紙上談兵!實踐操作ESD/EMI保護設計
發布時間:2014-12-27 責任編輯:sherryyu
【導讀】My God!gangmaidedianzishoubiaojiuhuaile,shibushihenduoshihouyujianzhezhonggaimaibujiudedongximomingqimiaodejiuhuaile?hennamenba,qishizheshiyinweijingdianjiangnidedianzichanpinlidegongnengxinpiangeijichuan、燒毀了,導致功能芯片失效。那麼電子工程師在電子產品的ESD/EMI的保護設計時要如何預防這種情況呢?
相xiang信xin很hen多duo人ren對dui錘chui子zi科ke技ji羅luo永yong浩hao約yue架jia王wang自zi如ru記ji憶yi猶you新xin,在zai王wang自zi如ru對dui錘chui子zi手shou機ji的de評ping測ce視shi頻pin中zhong,王wang談tan到dao錘chui子zi的de按an鍵jian和he排pai線xian裸luo露lu會hui造zao成cheng銅tong絲si被bei靜jing電dian擊ji穿chuan,羅luo永yong浩hao則ze回hui應ying稱cheng靜jing電dian不bu可ke能neng擊ji穿chuan銅tong絲si,而er且qie現xian在zai的de錘chui子zi手shou機ji已yi經jing有you保bao護hu措cuo施shi。其qi實shi,如ru果guo是shi在zai工gong廠chang裏li話hua,防fang靜jing電dian設she備bei自zi己ji做zuo得de沒mei話hua說shuo,但dan對dui大da多duo數shu自zi己ji開kai店dian或huo在zai維wei修xiu部bu維wei修xiu的de朋peng友you來lai說shuo,防fang靜jing電dian這zhe都dou是shi指zhi上shang談tan兵bing的de多duo。
生sheng活huo中zhong我wo們men也ye常chang有you一yi些xie經jing驗yan,有you些xie電dian子zi產chan品pin剛gang買mai回hui去qu時shi還hai好hao好hao的de,用yong了le一yi陣zhen子zi突tu然ran莫mo名ming奇qi妙miao地di壞huai掉diao了le。這zhe些xie問wen題ti多duo半ban是shi靜jing電dian將jiang你ni的de電dian子zi產chan品pin裏li的de功gong能neng芯xin片pian給gei擊ji穿chuan、燒(shao)毀(hui)了(le),導(dao)致(zhi)功(gong)能(neng)芯(xin)片(pian)失(shi)效(xiao)。因(yin)此(ci),如(ru)何(he)保(bao)護(hu)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)免(mian)於(yu)受(shou)靜(jing)電(dian)摧(cui)毀(hui)一(yi)直(zhi)是(shi)設(she)計(ji)者(zhe)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)課(ke)題(ti)。而(er)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)最(zui)近(jin)幾(ji)年(nian)變(bian)得(de)更(geng)為(wei)嚴(yan)重(zhong),因(yin)為(wei)過(guo)去(qu)的(de)十(shi)幾(ji)年(nian)內(nei),電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)由(you)0.5微米製程一路微縮做到現今的45naimizhicheng,baxinpiandezujianchicunsuoxiaoleyibaiduobei。erjingtiguandezhajihouduyebuduandesuojianshidebandaotizujianduijingdianfanghunenglibuduandexiajiang,chanpinhenrongyibeituruqilaidejingdianpohuaiershixiao。meiciwomenyouyiwuyidejiechudaodianzichanpinjiuhenrongyijiangwomenshenshangxiedaidejingdianfangdiangeizhexiedianzichanpinzaochengshanghai。henbuxingde,jingdianshiyoumocasuochanshengchulaideziranxianxiang,meiyoujiandandefangfakeyirangtabuchansheng,yinciwomenzhinengzhenduidianzixitongzuobiyaodefanghusheji。
防護不全的電子係統在遭受靜電襲擊後常發生死機、當dang機ji或huo係xi統tong部bu分fen功gong能neng不bu正zheng常chang,有you些xie會hui是shi短duan暫zan失shi效xiao然ran後hou恢hui複fu正zheng常chang,這zhe些xie都dou是shi靜jing電dian可ke能neng造zao成cheng的de現xian象xiang,而er具ju有you完wan整zheng防fang護hu的de電dian子zi係xi統tong則ze可ke完wan全quan不bu受shou靜jing電dian襲xi擊ji的de影ying響xiang。環huan境jing中zhong會hui出chu現xian的de靜jing電dian事shi件jian從cong3KV到35KV都有,因此電子係統的靜電測試規格就需依它本身產品的設計狀況及使用的環境來決定,以智能型手機為例,測試規格就應該從12KV起跳。因為手機的包覆材料本身通常能抵擋12KV以下靜電能量進入手機的電子係統,但環境中經常會出現超過12KV的靜電事件,因此唯有測試規格拉到12KV以(yi)上(shang)才(cai)能(neng)確(que)認(ren)手(shou)機(ji)的(de)設(she)計(ji)在(zai)使(shi)用(yong)環(huan)境(jing)中(zhong)可(ke)以(yi)安(an)然(ran)地(di)被(bei)使(shi)用(yong),不(bu)會(hui)受(shou)靜(jing)電(dian)幹(gan)擾(rao)。靜(jing)電(dian)防(fang)護(hu)可(ke)以(yi)有(you)很(hen)多(duo)方(fang)法(fa),其(qi)中(zhong)最(zui)簡(jian)便(bian)也(ye)最(zui)經(jing)濟(ji)的(de)就(jiu)是(shi)在(zai)必(bi)要(yao)的(de)地(di)方(fang)加(jia)入(ru)防(fang)護(hu)的(de)零(ling)件(jian),如(ru)TVS芯片。TVS芯片反應速度快,箝製電壓低到接近電子係統地正常工作電壓,可以提供很好的保護。尤其現在手機或計算機的核心芯片工作電壓都在1V-1.8V,隻有TVS芯片能夠提供必要的保護。
以智能型手機為例,靜電襲擊經常發生在以下的地方:
觸控銀幕:每次手去接觸到觸控銀幕都是一次靜電襲擊。或講電話時臉頰很容易接觸到觸控銀幕也是一種靜電襲擊。
耳機端子:耳機插拔時就是一次靜電襲擊。
手機充電端子:每次手機充電線接入時都是一次靜電襲擊。
USB端子:USB插拔時都是一次靜電襲擊。尤其是USB ON THE GO使用時更有surge襲擊的機會。
[page]
天線:手機天線本身就比較容易受到外來電荷的襲擊。
Sim/Flash卡:手機Sim/Flash卡插拔時也是一次靜電襲擊的機會。
鍵盤:手機鍵盤也是容易遭受靜電襲擊的地方。
因為智能型手機的空間十分狹小,幾乎每一個模塊塊都會受到靜電襲擊,如圖一所示。圖中有加入ESD Protector的地方都是易受靜電襲擊的地方。
另外一種會造成電子產品受傷的是EMI,智能型手機由於係統複雜度高,所有硬件又都集中在極小空間中,電磁幹擾經常造成係統訊號不良/xunhaoyimacuowu,yanzhongdehaihuizaochengxitongdangji。youyudianzixitongneibuxunhaochuanshudepinlvsuduyuelaiyuegao,dianciganraodewentiyeyuelaiyueyanzhong。jiejuedefanganjiushizaixitongdegezhongxunhaochuanshuxianshangmianzhenduixunhaoganraodepinduanjiaru濾波器。傳統上可以使用一階或二階RC/LC濾(lv)波(bo)器(qi)將(jiang)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)訊(xun)號(hao)濾(lv)出(chu)來(lai)就(jiu)可(ke)以(yi)了(le)。近(jin)年(nian)來(lai)由(you)於(yu)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)小(xiao)型(xing)化(hua)趨(qu)勢(shi),這(zhe)些(xie)常(chang)用(yong)的(de)濾(lv)波(bo)器(qi)都(dou)已(yi)經(jing)製(zhi)作(zuo)成(cheng)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu),提(ti)供(gong)有(you)效(xiao)的(de)小(xiao)型(xing)化(hua)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。
同樣的以智能型手機為例,手機上由於天線接收GSM、3G、WLAN及GPS訊號,這些訊號會通過天線模塊傳入核心芯片(CPU),而er核he心xin芯xin片pian又you轉zhuan換huan出chu影ying像xiang與yu聲sheng音yin訊xun號hao傳chuan到dao各ge影ying音yin子zi係xi統tong上shang。這zhe些xie訊xun號hao都dou集ji中zhong在zai很hen短duan的de距ju離li內nei完wan成cheng,不bu同tong的de訊xun號hao線xian間jian通tong常chang距ju離li在zai零ling點dian幾ji公gong分fen的de距ju離li內nei,很hen容rong易yi使shi得de這zhe些xie頻pin率lv(或其諧波)互相幹擾。這些幹擾現象可以用濾波器將會幹擾的訊號去除,以得到清晰的訊號。例如送到銀幕的訊號常會幹擾天線收到的GSM訊號,造成天線的接收敏感度下降,典型的做法就是在影像訊號端加上濾波器把1.8GHz頻段的訊號濾掉。

圖二所示是在智能型手機中比較容易發生電磁幹擾的訊號。
仔細比較上圖一和圖二,你會發現幾乎所有會發生EMI問題的地方都有機會發生ESD問(wen)題(ti)。這(zhe)時(shi)靜(jing)電(dian)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)與(yu)濾(lv)波(bo)器(qi)整(zheng)合(he)在(zai)單(dan)芯(xin)片(pian)中(zhong)就(jiu)能(neng)帶(dai)來(lai)大(da)好(hao)處(chu),因(yin)為(wei)這(zhe)樣(yang)的(de)芯(xin)片(pian)不(bu)但(dan)提(ti)供(gong)訊(xun)號(hao)濾(lv)波(bo)功(gong)能(neng)也(ye)提(ti)供(gong)靜(jing)電(dian)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng),提(ti)供(gong)更(geng)完(wan)整(zheng)的(de)保(bao)護(hu)效(xiao)果(guo)。這(zhe)樣(yang)不(bu)僅(jin)節(jie)省(sheng)了(le)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)的(de)麵(mian)積(ji)也(ye)降(jiang)低(di)了(le)生(sheng)產(chan)的(de)成(cheng)本(ben)。這(zhe)樣(yang)的(de)芯(xin)片(pian)主(zhu)要(yao)是(shi)選(xuan)用(yong)DFN或CSP等超小型封裝以配合產品輕薄短小的趨勢。
需要強調的是,縱然手機機殼具、電路板設計各有不同,靜電防護芯片卻是不可或缺的,EMIlvboqiyeshibixude。zhiyoushoudaowanzhengbaohudezhinengxingshoujicainengzhenzhengtigongxiaofeizhekekaodeshoujigongneng,fouzeshoujishangshujusuishikenengyinweijingdiandexijiershunjianhuaweiwuyou,yeyoujihuiyinwei(EMI)xunhaoganraoershixiao。zhinengxingshoujiruguozaishejishinengjiangjingdianyudianciganraofanghuxiaoyingjiarukaolv,shoujidekekaoduyekeyidadaoshijiejideshuiping。qishishoujidekekaoduwangwangyejiujuedingzaizhejikebuqiyanyouhenbianyidejingdianyudianciganraobaohuIC。
因yin為wei靜jing電dian保bao護hu組zu件jian的de價jia格ge很hen低di,置zhi入ru靜jing電dian保bao護hu組zu件jian的de成cheng本ben增zeng加jia很hen少shao,卻que可ke以yi大da幅fu增zeng加jia產chan品pin的de可ke靠kao度du,減jian少shao了le大da部bu分fen的de退tui換huan貨huo需xu求qiu。因yin此ci減jian少shao終zhong端duan客ke戶hu因yin為weiESD/EMI現象造成的退換貨已經是各廠商必須考慮的重點。
特別推薦
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
技術文章更多>>
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
- 從技術研發到規模量產:恩智浦第三代成像雷達平台,賦能下一代自動駕駛!
技術白皮書下載更多>>
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
按鈕開關
白色家電
保護器件
保險絲管
北鬥定位
北高智
貝能科技
背板連接器
背光器件
編碼器型號
便攜產品
便攜醫療
變容二極管
變壓器
檳城電子
並網
撥動開關
玻璃釉電容
剝線機
薄膜電容
薄膜電阻
薄膜開關
捕魚器
步進電機
測力傳感器
測試測量
測試設備
拆解
場效應管
超霸科技



