วิธีแก้ปัญหา ESD ด้วยการป้องกันไฟฟ้าสถิตจากโทรศัพท์มือถือ
ไฟฟ้าสถิตย์มีอยู่ทั่วไปและปัญหา ESD ของการคายประจุไฟฟ้าสถิตจากโทรศัพท์มือถือไม่สามารถปฏิเสธได้ อาจทำให้โทรศัพท์มือถือทำงานผิดปกติผิดพลาดหรือเสียหายและทำให้เกิดปัญหาด้านความปลอดภัยอื่น ๆ ดังนั้นก่อนที่จะเปิดตัวโทรศัพท์มือถือจีนบังคับให้ทดสอบเครือข่ายและการทดสอบเครือข่ายนั้นต้องการ ESD และการทดสอบคลื่นอื่น ๆ อย่างชัดเจน ในหมู่พวกเขาการติดต่อต้องมี% 26, # 177; 8kV ไฟฟ้าคงที่การระบายอากาศจะต้องทำ% 26; # 177; ไฟฟ้าสถิต 15kV เป็นเรื่องปกติซึ่งทำให้ความต้องการสูงในการออกแบบของ ESD ผู้ผลิตสายรัดข้อมือ ESD
จะแก้ปัญหา ESD ในโทรศัพท์มือถือได้อย่างไร?
1, การออกแบบ PCB โทรศัพท์มือถือ
แผงวงจรพิมพ์เป็นแผงที่มีความหนาแน่นสูงโดยปกติจะเป็นแผง 6 ชั้น เมื่อความหนาแน่นเพิ่มขึ้นแนวโน้มก็คือการใช้บอร์ด 8 ชั้นและการออกแบบของพวกเขาจำเป็นต้องคำนึงถึงความสมดุลของประสิทธิภาพและพื้นที่ ในด้านหนึ่งยิ่งมีพื้นที่ว่างมากเท่าไหร่ก็ยิ่งสามารถวางพื้นที่บนส่วนประกอบได้มากขึ้นเท่านั้น ในขณะเดียวกันความกว้างของเส้นที่กว้างขึ้นและระยะห่างระหว่างบรรทัดที่กว้างขึ้นประโยชน์สำหรับ EMI, เสียง, ESD และด้านอื่น ๆ ในขณะที่ขนาดกะทัดรัดของโทรศัพท์มือถือเป็นแนวโน้มและจำเป็น ดังนั้นคุณต้องหาจุดสมดุลเมื่อออกแบบ เท่าที่ปัญหา ESD เกี่ยวข้องมีหลายสถานที่ให้ความสนใจในการออกแบบโดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการออกแบบสายไฟ GND และช่วงเวลาของสาย
ประเด็นที่ควรทราบในการออกแบบ PCB:
(1) ระยะห่างระหว่างขอบบอร์ด PCB (รวมถึงช่องว่างผ่านทางขอบเขต) และสายอื่น ๆ ควรมากกว่า 0.3 มม.
(2) ขอบบอร์ดของ PCB นั้นล้อมรอบไปด้วยร่องรอยของ GND
(3) ระยะห่างระหว่าง GND และสายไฟอื่น ๆ จะถูกเก็บไว้ที่ 0.2mm ~ 0.3mm;
(4) ระยะห่างระหว่าง Vbat และสายไฟอื่น ๆ จะถูกเก็บไว้ระหว่าง 0.2 มม. และ 0.3 มม.
(5) ระยะห่างระหว่างบรรทัดสำคัญเช่นรีเซ็ตนาฬิกา ฯลฯ และสายอื่น ๆ ควรมากกว่า 0.3 มม.
(6) ระยะห่างระหว่างสายไฟแรงสูงเช่น PA และสายไฟอื่น ๆ จะถูกเก็บไว้ระหว่าง 0.2 มม. และ 0.3 มม.
(7) ควรมี vias (VIa) มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ระหว่าง GNDs ของเลเยอร์ต่างๆ
(8) หลีกเลี่ยงมุมที่แหลมในการปูกระเบื้องครั้งสุดท้าย มุมที่คมชัดควรเรียบเนียนที่สุดเท่าที่จะทำได้
2 การออกแบบวงจรโทรศัพท์มือถือ
ในการออกแบบที่อยู่อาศัยและ PCB หลังจากให้ความสนใจกับปัญหา ESD ESD จะเข้าสู่วงจรโทรศัพท์มือถืออย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนประกอบต่อไปนี้: ซิมการ์ด CPU การ์ดวงจรการอ่านวงจรแป้นพิมพ์หูฟังวงจรไมโครโฟนอินเตอร์เฟสข้อมูลพลังงาน อินเตอร์เฟซ, อินเตอร์เฟซ USB, อินเตอร์เฟซไดรเวอร์จอแอลซีดีสีส่วนเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะแนะนำไฟฟ้าสถิตย์จากร่างกายมนุษย์เข้าสู่โทรศัพท์มือถือ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ป้องกัน ESD ในส่วนเหล่านี้ อุปกรณ์ป้องกัน ESD หลักมีดังนี้:
(1) ท่อจ่ายแก๊ส (GDT) มันเป็นแก้วที่มีก๊าซแน่นหรือท่อเซรามิกที่เต็มไปด้วยก๊าซที่มีความเสถียรเช่นฮีเลียมหรืออาร์กอนและเก็บรักษาไว้ที่ความดันบางอย่าง GDT มีอัตราการไหลขนาดใหญ่และความสามารถในการแลกเปลี่ยนระหว่างกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กซึ่งสามารถกู้คืนได้ด้วยตัวเอง ข้อเสียคือความเร็วในการตอบสนองช้าเกินไปแรงดันดิสชาร์จไม่แม่นยำพออายุการใช้งานสั้นและประสิทธิภาพไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงตามเวลา
(2) วาริสเตอร์ (MOV) เป็นองค์ประกอบเซรามิกที่ "sinters" สังกะสีออกไซด์และสารเติมแต่งภายใต้เงื่อนไขบางประการ ความต้านทานได้รับอิทธิพลอย่างมากจากแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อแรงดันเพิ่มขึ้น วาริสเตอร์มีการสร้างความร้อนภายในขนาดใหญ่และข้อเสียคือความเร็วในการตอบสนองช้าประสิทธิภาพการทำงานลดลงเนื่องจากการใช้งานหลายครั้งและความจุของ interelectrode มีขนาดใหญ่
(3) ไทริสเตอร์ไดโอด (TSS) มันเป็นส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่ไม่ได้ดำเนินการที่จุดเริ่มต้นของไดโอดทรานซิสเตอร์และอยู่ในสถานะ "ถูกบล็อก" เมื่อ "แรงดันไฟฟ้าเกิน" สูงขึ้นไปที่ "แรงดันไฟฟ้าดิสชาร์จ" ของไทริสเตอร์มันจะดำเนินการและสร้างกระแสไฟดิสชาร์จ; เมื่อกระแสลดลงถึงค่าต่ำสุดไทริสเตอร์จะ "บล็อก" อีกครั้งและกลับสู่ "สถานะเปิด" ดั้งเดิม "
(4) ตัวป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว (TVS) มันเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เพราะลักษณะสูงสุดของมันคือการตอบสนองที่รวดเร็ว (1 ns ~ 5 ns), ความจุ interelectrode ที่ต่ำมาก (1pf ~ 3pf), กระแสรั่วไหลขนาดเล็ก (1μA) และความต้านทานการไหลขนาดใหญ่ เหมาะสำหรับการป้องกันอินเทอร์เฟซต่าง ๆ เนื่องจาก TVS มีข้อดีของขนาดที่เล็กและความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็วสัดส่วนของ TVS ที่ใช้เป็นอุปกรณ์ป้องกันในการออกแบบในปัจจุบันจึงเพิ่มขึ้น เมื่อใช้งานให้ใช้ความระมัดระวังในการวางไว้ใกล้กับอุปกรณ์ที่ได้รับการป้องกัน การเดินสายลงดินควรสั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้ การเดินสายไฟของอุปกรณ์ควรเป็นแบบอนุกรม แต่ไม่ใช่แบบขนาน ปัญหาเกี่ยวกับ ESD เป็นหนึ่งในปัญหาที่สำคัญมาก มีวิธีที่แตกต่างกันในการหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อวงจรในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างกัน เนื่องจากโทรศัพท์มีขนาดเล็กและมีความหนาแน่นสูงจึงมีคุณสมบัติพิเศษในการป้องกัน ESD
3 การออกแบบของเปลือก
หากไฟฟ้าสถิตย์ที่ปล่อยออกมาถูกมองว่าเป็นอุทกภัยแสดงว่าทางออกหลักนั้นคล้ายกับการควบคุมน้ำซึ่งก็คือ "การบล็อก" และ "การประหยัด" หากมีเปลือกในอุดมคติที่มีสุญญากาศจะไม่มีไฟฟ้าสถิตย์ดังนั้นจึงไม่มีปัญหาคงที่ อย่างไรก็ตามปลอกจริงมักจะมีช่องว่างในฝาครอบและส่วนใหญ่มีการตกแต่งชิ้นส่วนโลหะดังนั้นจึงควรให้ความสนใจ ก่อนอื่นให้ใช้วิธี "บล็อก" พยายามเพิ่มความหนาของท่อนั่นคือเพิ่มระยะห่างระหว่างท่อและบอร์ดหรือเพิ่มระยะห่างของช่องว่างอากาศของท่อโดยวิธีการที่เทียบเท่าเพื่อหลีกเลี่ยงหรือลดความเข้มพลังงานของ ESD ผ่านการปรับปรุงโครงสร้างระยะห่างระหว่างปลอกด้านนอกและวงจรภายในสามารถเพิ่มขึ้นเพื่อให้พลังงานของ ESD ลดลงอย่างมาก ตามกฎทั่วไป 8kV ESD โดยทั่วไปจะสลายตัวเป็นศูนย์หลังจากระยะทาง 4mm ประการที่สองโดยใช้วิธี "กระจัดกระจาย" ก็สามารถพ่นที่ด้านในของท่อด้วยสีอีเอ็มไอ สีอีเอ็มไอเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและสามารถถือได้ว่าเป็นเกราะป้องกันโลหะที่ช่วยให้ไฟฟ้าคงที่จะดำเนินการในที่อยู่อาศัย จากนั้นตัวเรือนจะเชื่อมต่อกับพื้นของ PCB (Printed Circuit Board) เพื่อนำกระแสไฟฟ้าสถิตออกไปจากพื้นดิน นอกเหนือจากการป้องกันไฟฟ้าสถิตย์วิธีการรักษานี้สามารถยับยั้งสัญญาณรบกวน EMI ได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากมีพื้นที่เพียงพอคุณสามารถป้องกันวงจรด้วยแผ่นโลหะซึ่งเชื่อมต่อกับ GND ของ PCB ป้องกันโมดูลด้วยเกราะโลหะ ในระยะสั้นมีหลายสถานที่ที่ต้องระวังเกี่ยวกับที่อยู่อาศัยการออกแบบ ESD ขั้นตอนแรกคือการป้องกันไม่ให้ ESD เข้าไปด้านในของตัวเรือนและลดพลังงานที่จะเข้าสู่ตัวเรือน สำหรับ ESD ที่เข้าไปด้านในเคสให้ลองนำมันออกจาก GND และอย่าปล่อยให้มันเป็นอันตรายต่อส่วนอื่น ๆ ของวงจร ต้องใช้ความระมัดระวังเมื่อใช้เครื่องประดับโลหะบนตัวเครื่องเนื่องจากอาจทำให้เกิดผลลัพธ์ที่คาดไม่ถึงและต้องการความสนใจเป็นพิเศษ