Exigences de mise à la terre ESD dans votre prochain PCB

Tout PCB qui sera déployé dans un environnement entouré d'équipements à haute tension ou de sources d'alimentation est à risque de décharge électrostatique (ESD). L'électricité statique peut également se décharger directement dans une carte et ruiner des composants électroniques sensibles si une carte est manipulée sans bracelet antistatique. Cela induit une tension transitoire dans le PCB, qui peut causer des dommages aux composants sensibles. Dans des cas extrêmes, tels que des frappes de foudre ou de grandes surtensions, l'ESD et les tensions transitoires peuvent provoquer l'incendie d'une carte, de manière similaire à ce qui se passe lorsqu'un circuit est en court-circuit.

Étant donné les dangers associés à l'ESD, de nombreuses normes industrielles définissent des exigences de mise à la terre ESD pour protéger les circuits sensibles. Avec le bon logiciel de conception, vous pouvez mettre en œuvre des mesures pour protéger vos circuits des dommages en suivant les bonnes exigences de mise à la terre ESD. Altium Designer contient les outils importants dont vous avez besoin pour créer un plan de mise à la terre qui peut fournir le niveau de protection ESD requis pour votre application.

ALTIUM DESIGNER^®

Un package de conception de PCB avec les meilleures fonctionnalités de conception schématique, de gestion des composants et de mise en page sur une seule plateforme logicielle.

Les coups de foudre, les surtensions de votre fournisseur d'électricité local, les courts-circuits dans l'installation électrique de votre maison ; tous ces problèmes peuvent être évités avec un protecteur de surtension. Vous utilisez probablement déjà des multiprises dans vos appareils électroniques domestiques, vous êtes donc familier avec la protection contre les surtensions qu'elles offrent. Un protecteur de surtension atténuera la pointe de courant induite dans vos produits électroniques, les protégeant ainsi contre les dommages. Votre disjoncteur domestique comprend un interrupteur qui se déclenche automatiquement en cas de court-circuit, protégeant votre maison contre un incendie électrique.

Les pics de tension et de courant transitoires induits dans tous ces systèmes peuvent se produire dans des dispositifs qui ne sont pas connectés à une ligne AC de 110 V ou 220 V. De nombreuses normes industrielles exigent que les PCBs pour les produits électroniques incluent des mécanismes de suppression des tensions transitoires. Les limites acceptables pour les fluctuations de puissance et les tensions transitoires dues à l'ESD sont définies à l'aide de la courbe CBEMA, et cette courbe constitue la pierre angulaire de nombreuses exigences industrielles.

Il existe plusieurs méthodes que vous pouvez mettre en œuvre dans vos cartes pour les protéger contre les dommages dus à l'ESD. Sans doute, la stratégie la plus efficace est de protéger vos composants des dommages en mettant en place la bonne stratégie de mise à la terre ESD. Peu importe la méthode que vous choisissez, vous aurez besoin de travailler avec un logiciel de conception qui facilite la mise en œuvre de ces protections au niveau du PCB. Cela va au-delà de la simple planification de l'utilisation d'un protecteur de surtension ou d'un disjoncteur pour protéger l'équipement électronique.

Méthodes de mise à la terre ESD pour la gestion des chocs

La méthode la plus simple et pourtant la plus efficace pour supprimer la tension transitoire et empêcher les circuits sensibles de l'ESD est de couper l'alimentation du circuit en cas de pic. Vous pouvez utiliser un disjoncteur ou un fusible pour cette stratégie, mais cela repose sur le placement d'un ou plusieurs de ces éléments au bon endroit dans votre carte. Clairement, cela devient rapidement impraticable étant donné les nombreuses autres exigences que la plupart des conceptions comportent.

La meilleure application des exigences de mise à la terre ESD pour la gestion des chocs implique de protéger votre carte de l'ESD qui se déplace directement vers votre carte depuis une source externe. Une meilleure option est de concevoir une stratégie de mise à la terre qui achemine toute décharge d'électricité statique vers une terre électrique. Cela empêche toute tension induite de faire passer un courant dans vos composants.

Concevoir votre carte avec une stratégie de mise à la terre

Mettre en œuvre une stratégie de mise à la terre nécessite plus que simplement placer un plan de masse dans votre carte. Si une charge statique entre deux points induit une décharge électrostatique (ESD) directement dans votre plan de masse, le courant peut se diriger directement vers des composants sensibles qui sont connectés au plan de masse. Une tension transitoire induite dans la carte tend à être assez forte, entraînant et induisant des courants ailleurs dans votre carte qui peuvent endommager les composants.

Heureusement, il existe certains composants que vous pouvez installer à côté de votre plan de masse pour protéger les électroniques sensibles contre un événement ESD. Deux composants importants sont les diodes TVS et les condensateurs de découplage. Lorsqu'ils sont correctement combinés avec un plan de masse et une stratégie de mise à la terre plus large, vous pouvez répondre aux exigences de mise à la terre ESD pour votre appareil.

• L'ESD peut provenir de nombreuses sources externes et est important dans de nombreux dispositifs électroniques. En apprendre davantage sur les causes de l'ESD peut vous aider à mettre en œuvre la bonne conception pour protéger vos circuits contre un événement ESD. Apprenez-en plus sur l'ESD et certaines mesures de protection pour votre PCB.
• Placer simplement un plan de masse quelque part dans votre carte n'est pas suffisant pour supprimer chaque événement ESD. Apprenez-en plus sur l'utilisation d'un plan de masse PCB pour la protection ESD.
• Une fois l'ESD (décharge électrostatique) survenue, le flux rapide de courant et un signal de tension transitoire peuvent induire des courants ailleurs dans votre circuit en raison de l'inductance parasite. Certains choix de conception astucieux peuvent aider vos circuits à résister à l'ESD. En savoir plus sur la relation entre l'ESD et l'inductance parasite dans votre PCB.

Placement d'une diode TVS dans un schéma électronique

Mise à la terre des composants et du châssis pour la protection contre l'ESD

Que vous déployiez une carte près d'autres sources de haute tension ou que vous souhaitiez simplement protéger votre carte de l'électricité statique, la bonne stratégie de mise à la terre déviera les courants loin des composants sensibles et les renverra vers un point de mise à la terre. Outre le placement d'un plan de masse dans votre PCB, certaines stratégies intelligentes de placement des composants fourniront à vos composants une protection significative contre l'ESD. En plus de l'utilisation de condensateurs de découplage et de l'utilisation judicieuse de diodes TVS, les longueurs de trace entre les composants doivent être aussi courtes que possible pour minimiser l'inductance parasite.

Peut-être que la meilleure stratégie de mise à la terre consiste à attacher une connexion entre votre plan de masse et le châssis de votre appareil. Cela permet à tout pic de courant dû à un événement ESD de retourner à la terre à travers un châssis métallique volumineux, atteignant finalement la terre. Cela permet à un courant induit de circuler à travers votre connexion de mise à la terre et loin de votre carte, plutôt que de circuler à travers des composants sensibles.

Comment vérifier la conformité de la mise à la terre ESD pour la gestion des chocs

Utiliser des composants seuls n'est pas une solution miracle pour les problèmes d'ESD, et il en va de même pour un plan de masse dans votre carte. Au lieu de compter uniquement sur les composants ou la mise à la terre, votre logiciel de conception devrait vous permettre d'implémenter les deux stratégies pour vous protéger de l'ESD. Avec le bon logiciel, vous serez capable de trouver et de placer les bons composants pour une protection ESD efficace, ainsi que de concevoir une stratégie de mise à la terre pour votre carte.

Lorsque votre logiciel de conception de PCB inclut des outils de simulation de puissance en plus de vos fonctionnalités de conception, vous pouvez immédiatement simuler la réponse à une tension transitoire dans votre carte. La réponse dans différents réseaux de signaux ou pistes peut ensuite être comparée aux caractéristiques électriques de vos composants, vous permettant de déterminer l'efficacité de votre stratégie de suppression de l'ESD.

• Une fois que vous avez ajouté les bons composants à votre agencement et terminé vos conceptions de plan de masse, vous pouvez vérifier la présence de boucles de masse, de problèmes thermiques potentiels et d'îles ou de péninsules à l'aide d'un analyseur de PDN. Le bon logiciel de conception de PCB inclut cela en plus de vos fonctionnalités de conception. En savoir plus sur l'examen de votre stratégie de mise à la terre avec un analyseur de PDN.
• Avec le bon logiciel de simulation, vous pouvez effectuer une analyse transitoire et déterminer l'efficacité de votre stratégie de protection contre les décharges électrostatiques (ESD). En savoir plus sur l'analyse transitoire dans votre logiciel de conception de PCB.
• Les analyseurs de réseau de distribution d'énergie (PDN) révèlent une quantité significative d'informations sur votre réseau de distribution d'énergie en une seule sortie de simulation. Identifier les signes de problèmes de PDN nécessite une certaine expérience, mais Altium vous fournit les ressources pour travailler avec cet outil puissant. En savoir plus sur les signes d'un mauvais réseau de distribution d'énergie dans votre PCB.

Concevoir et placer une région de cuivre dans Altium Designer

Conception de protection ESD avec le meilleur logiciel de PCB

Comment le bon logiciel peut-il vous aider à mettre en place une stratégie de mise à la terre efficace ? Outre le placement des composants, la mise en place d'un plan de masse et la définition des connexions de terre à un châssis, le meilleur logiciel de conception de PCB prendra ces données et les intégrera directement dans les fonctionnalités de simulation et de vérification. Vous ne devriez pas avoir à passer à un autre programme pour simuler l'efficacité de votre stratégie de protection ESD. Avec Altium Designer, vos outils de conception s'intègrent directement à vos fonctionnalités de simulation et d'analyse dans une seule interface.

Altium Designer : Fonctionnalités de conception et de simulation ESD dans un seul programme

Les jours où il fallait alterner entre différents programmes pour des tâches essentielles de conception et d'analyse sont révolus. Lorsque vos outils de conception, de mise en page et d'analyse sont accessibles au sein d'un même programme, vous pouvez facilement identifier les problèmes de conception qui créent une vulnérabilité à l'ESD et les corriger au sein d'un même programme. Vous n'aurez pas à exporter et importer des données entre des programmes de contrôle de l'ESD lorsque vous travaillez avec Altium Designer. Aucun autre logiciel de conception de PCB n'offre ce niveau d'adaptabilité.

• Les fonctionnalités de recherche et de gestion des composants dans Altium Designer vous permettent de placer et d'acquérir les bons composants pour la protection contre l'ESD. En savoir plus sur les fonctionnalités de gestion des composants dans Altium Designer.
• Examiner l'efficacité de votre stratégie de protection contre l'ESD nécessite des outils de simulation et d'analyse qui interagissent directement avec vos données de conception. En savoir plus sur l'extension d'analyseur de réseau de distribution d'alimentation dans Altium Designer.
• La conception de plans de masse pour votre PCB nécessite des outils CAO intégrés à votre logiciel de conception. Vous ne devriez pas avoir à exporter votre carte vers un programme CAO basé sur ligne de commande pour une étape de conception aussi essentielle. En savoir plus sur les pratiques de conception de polygones efficaces dans Altium Designer.

Les fonctionnalités de disposition et de gestion des composants dans Altium Designer sont toutes accessibles au sein d'un seul programme et vous permettent de mettre en œuvre n'importe quelle stratégie pour répondre à vos exigences de mise à la terre ESD. Vous n'aurez pas à passer d'un programme à l'autre pour mettre en œuvre une stratégie de mise à la terre ou accéder aux composants nécessaires pour protéger votre carte contre l'ESD. Peu importe le secteur dans lequel vous travaillez, Altium Designer dispose des outils nécessaires pour intégrer la protection ESD pour tout PCB.

La conception unifiée vous aide à rester productif en plaçant toutes vos fonctionnalités dans un seul environnement avec une interface cohérente. Si ce flux de travail de conception vous est inconnu, Altium sera là avec des ressources pour vous aider à atteindre le succès. Vous aurez accès au forum AltiumLive, une base de connaissances avec des astuces de conception utiles, et à des webinaires et podcasts avec des experts en conception. Altium vous donne toutes les ressources nécessaires pour concevoir avec succès.

Aucune autre plateforme de conception n'inclut les fonctionnalités importantes de schématique et de disposition pour la conception de PCB. Ces fonctionnalités sont placées à côté des outils de gestion et de vérification des composants au sein d'un seul programme. Au lieu d'utiliser plusieurs programmes de contrôle ESD avec un flux de travail incohérent et des ensembles de fonctionnalités séparés, vous devez travailler avec la seule plateforme logicielle de conception de PCB intégrée. Concevez votre prochain PCB avec protection ESD avec Altium Designer.