Requisiti di messa a terra ESD nel tuo prossimo PCB

Qualsiasi PCB che verrà impiegato in un ambiente circondato da apparecchiature ad alta tensione o fonti di alimentazione è a rischio di scarica elettrostatica (ESD). L'elettricità statica può anche scaricarsi direttamente su una scheda e rovinare componenti elettronici sensibili se la scheda viene maneggiata senza una fascetta da polso. Questo induce una tensione transitoria nel PCB, che può causare danni ai componenti sensibili. In casi estremi, come colpi di fulmine o forti sovratensioni, ESD e tensioni transitorie possono causare l'incendio di una scheda, similmente a quanto accade quando un circuito si cortocircuita.

Dato i pericoli associati all'ESD, molti standard industriali definiscono requisiti di messa a terra ESD per proteggere circuiti sensibili. Con il software di progettazione giusto, puoi implementare misure per proteggere i tuoi circuiti dai danni seguendo i corretti requisiti di messa a terra ESD. Altium Designer contiene gli strumenti importanti di cui hai bisogno per creare un piano di messa a terra che possa fornire il giusto livello di protezione ESD richiesto per la tua applicazione.

ALTIUM DESIGNER^®

Un pacchetto di progettazione PCB con le migliori funzionalità di progettazione schematica, gestione dei componenti e layout in una singola piattaforma software.

Fulmini, sovratensioni dalla tua utenza locale, cortocircuiti nell'impianto elettrico di casa; tutti questi possono essere protetti con un dispositivo di protezione contro le sovratensioni. Probabilmente utilizzi già ciabatte elettriche nella tua elettronica domestica, quindi sei familiare con la protezione da sovratensioni che offrono. Un dispositivo di protezione contro le sovratensioni attenuerà il picco di corrente indotto nei tuoi prodotti elettronici, proteggendoli dai danni. Il tuo interruttore automatico di casa include un interruttore che si attiva automaticamente in caso di cortocircuito, proteggendo la tua abitazione da un incendio elettrico.

Le variazioni transitorie di tensione e corrente indotte in tutti questi sistemi possono verificarsi in dispositivi che non sono collegati a una linea AC di 110 V o 220 V. Molti standard industriali richiedono che i PCB per prodotti elettronici includano meccanismi di soppressione delle tensioni transitorie. I limiti accettabili per le fluttuazioni di potenza e le tensioni transitorie dovute a ESD sono definiti utilizzando la curva CBEMA, e questa curva costituisce la pietra angolare di molti requisiti industriali.

Ci sono diversi metodi che puoi implementare nelle tue schede per proteggerle dai danni dovuti all'ESD. Probabilmente, la strategia più efficace è proteggere i tuoi componenti dai danni implementando la giusta strategia di messa a terra ESD. Indipendentemente dal metodo che scegli, avrai bisogno di lavorare con un software di progettazione che renda facile implementare queste protezioni a livello di PCB. Questo va oltre il semplice pianificare l'uso di un protettore di sovratensione o di un interruttore automatico per proteggere le apparecchiature elettroniche.

Metodi di Messa a Terra ESD per la Gestione degli Shock

Il metodo più semplice e tuttavia più efficace per sopprimere la tensione transitoria e prevenire che i circuiti sensibili subiscano danni da ESD è interrompere l'alimentazione del circuito in caso di picco. Puoi utilizzare un interruttore automatico o un fusibile per questa strategia, ma si basa sul posizionamento di uno o più di questi elementi nel posto giusto sulla tua scheda. Chiaramente, questo diventa rapidamente impraticabile data la numerosa altre esigenze che la maggior parte dei progetti comporta.

La migliore applicazione dei requisiti di messa a terra ESD alla gestione degli shock implica la protezione della tua scheda dall'ESD che viaggia direttamente alla tua scheda da una fonte esterna. Un'opzione migliore è progettare una strategia di messa a terra che indirizzi qualsiasi scarica di elettricità statica verso una terra elettrica. Questo impedisce a qualsiasi tensione indotta di passare una corrente nei tuoi componenti.

Progettare la Tua Scheda Con una Strategia di Messa a Terra

Implementare una strategia di messa a terra richiede più che semplicemente posizionare un piano di massa sulla tua scheda. Se una carica statica tra due punti induce ESD direttamente nel tuo piano di massa, la corrente può viaggiare direttamente verso componenti sensibili che sono connessi al piano di massa. Una tensione transitoria indotta nella scheda tende ad essere piuttosto forte, guidando e inducendo correnti altrove nella tua scheda che possono danneggiare i componenti.

Fortunatamente, ci sono alcuni componenti che puoi installare insieme al tuo piano di massa per proteggere l'elettronica sensibile da un evento ESD. Due componenti importanti sono i diodi TVS e i condensatori di bypass. Quando combinati correttamente con un piano di massa e una strategia di messa a terra più ampia, puoi soddisfare i requisiti di messa a terra ESD per il tuo dispositivo.

• L'ESD può derivare da numerose fonti esterne ed è importante in molti dispositivi elettronici. Imparare di più sulle cause dell'ESD può aiutarti a implementare il giusto design per proteggere i tuoi circuiti contro un evento ESD. Scopri di più sull'ESD e alcune misure di protezione per il tuo PCB.
• Semplicemente posizionare un piano di massa da qualche parte nella tua scheda non è sufficiente per sopprimere ogni evento ESD. Scopri di più sull'uso di un piano di massa PCB per la protezione ESD.
• Una volta che si verifica un ESD, il rapido flusso di corrente e un segnale di tensione transitorio possono indurre correnti altrove nel tuo circuito a causa dell'induttanza parassita. Alcune scelte progettuali intelligenti possono aiutare i tuoi circuiti a resistere all'ESD. Scopri di più sulla relazione tra ESD e induttanza parassita nella tua PCB.

Posizionamento di un diodo TVS in uno schema elettronico

Messa a terra di componenti e chassis per la protezione ESD

Se stai implementando una scheda vicino ad altre fonti di alta tensione o semplicemente vuoi proteggere la tua scheda dall'elettricità statica, la strategia di messa a terra giusta devierà le correnti lontano dai componenti sensibili e verso un punto di terra. Oltre a posizionare un piano di terra nella tua PCB, alcune strategie intelligenti di posizionamento dei componenti forniranno ai tuoi componenti una significativa protezione ESD. In aggiunta all'uso di condensatori di bypass e all'uso giudizioso di diodi TVS, le lunghezze delle tracce tra i componenti dovrebbero essere il più corte possibile per minimizzare l'induttanza parassita.

Forse la migliore strategia di messa a terra è quella di attaccare una connessione tra il tuo piano di terra e lo chassis del tuo dispositivo. Questo permette a qualsiasi picco di corrente dovuto a un evento ESD di viaggiare di ritorno a terra attraverso uno chassis metallico massiccio, raggiungendo infine la terra. Ciò consente a una corrente indotta di fluire attraverso la tua connessione di terra e lontano dalla tua scheda, piuttosto che fluire attraverso componenti sensibili.

Come Verificare la Conformità alla Messa a Terra ESD per la Gestione delle Scariche Elettrostatiche

Utilizzare i componenti da soli non è una soluzione definitiva per i problemi di ESD, e lo stesso vale per un piano di massa sulla tua scheda. Invece di fare affidamento solo sui componenti o sulla messa a terra, il tuo software di progettazione dovrebbe permetterti di implementare entrambe le strategie per proteggerti dall'ESD. Con il software giusto, sarai in grado di trovare e posizionare i componenti giusti per una forte protezione ESD, così come progettare una strategia di messa a terra per la tua scheda.

Quando il tuo software di progettazione PCB include strumenti di simulazione della potenza insieme alle tue funzionalità di progettazione, puoi immediatamente simulare la risposta a una tensione transitoria nella tua scheda. La risposta in diverse reti di segnale o tracce può poi essere confrontata con le valutazioni elettriche dei tuoi componenti, permettendoti di determinare l'efficacia della tua strategia di soppressione ESD.

• Una volta che hai aggiunto i componenti giusti al tuo layout e completato i tuoi progetti di piano di massa, puoi controllare la presenza di anelli di terra, potenziali problemi termici e isole o penisole utilizzando un analizzatore PDN. Il software di progettazione PCB giusto include questo insieme alle tue funzionalità di progettazione. Scopri di più su come esaminare la tua strategia di messa a terra con un analizzatore PDN.
• Con il pacchetto di simulazione giusto, puoi eseguire analisi transitorie e determinare l'efficacia della tua strategia di protezione ESD. Scopri di più sull'analisi transitoria nel tuo software di progettazione PCB.
• Gli analizzatori PDN rivelano una notevole quantità di informazioni sulla tua rete di distribuzione dell'energia in un'unica uscita di simulazione. Riconoscere i segni di problemi PDN richiede un po' di esperienza, ma Altium ti fornisce le risorse per lavorare con questo potente strumento. Scopri di più sui segni di una cattiva rete di distribuzione dell'energia nel tuo PCB.

Progettare e posizionare una regione di rame in Altium Designer

Progettare la Protezione ESD con il Miglior Software PCB

Come può il software giusto aiutarti a implementare una solida strategia di messa a terra? Oltre a posizionare i componenti, posizionare un piano di massa e definire le connessioni di terra a un telaio, il miglior software di progettazione PCB prenderà questi dati e li inserirà direttamente nelle funzionalità di simulazione e verifica. Non dovresti dover passare a un programma diverso per simulare l'efficacia della tua strategia di protezione ESD. Con Altium Designer, i tuoi strumenti di progettazione si integrano direttamente con le tue funzionalità di simulazione e analisi in un'unica interfaccia.

Altium Designer: Funzionalità di Progettazione e Simulazione ESD in un Unico Programma

I giorni in cui era necessario passare da un programma all'altro per compiti essenziali di progettazione e analisi sono finiti. Quando i tuoi strumenti di progettazione, layout e analisi sono accessibili all'interno di un unico programma, puoi facilmente identificare i problemi di progettazione che creano vulnerabilità all'ESD e correggerli all'interno di un unico programma. Non dovrai esportare e importare dati tra programmi di controllo ESD quando lavori con Altium Designer. Nessun altro programma di progettazione PCB offre questo livello di adattabilità.

• Le funzionalità di ricerca e gestione dei componenti in Altium Designer ti permettono di posizionare e procurare i componenti giusti per la protezione ESD. Scopri di più sulle funzionalità di gestione dei componenti in Altium Designer.
• Esaminare l'efficacia della tua strategia di protezione ESD richiede strumenti di simulazione e analisi che si interfacciano direttamente con i tuoi dati di progettazione. Scopri di più sull'estensione analizzatore PDN in Altium Designer.
• La progettazione del piano di massa per il tuo PCB richiede strumenti CAD integrati nel tuo software di progettazione. Non dovresti dover esportare il tuo circuito stampato in un programma CAD basato su riga di comando per un passaggio di progettazione così essenziale. Scopri di più sulle pratiche efficienti di progettazione dei poligoni in Altium Designer.

Le funzionalità di layout e gestione dei componenti in Altium Designer sono tutte accessibili all'interno di un unico programma e ti permettono di implementare qualsiasi strategia per soddisfare le tue esigenze di messa a terra ESD. Non dovrai passare tra programmi separati per implementare una strategia di messa a terra o accedere ai componenti di cui hai bisogno per proteggere la tua scheda dall'ESD. Non importa in quale settore lavori, Altium Designer ha gli strumenti di cui hai bisogno per incorporare la protezione ESD per qualsiasi PCB.

Un design unificato ti aiuta a rimanere produttivo posizionando tutte le tue funzionalità in un unico ambiente con un'interfaccia coerente. Se questo flusso di lavoro di progettazione ti è poco familiare, Altium sarà lì con risorse per aiutarti a raggiungere il successo. Avrai accesso al forum AltiumLive, una base di conoscenza con utili consigli di progettazione, e webinar e podcast con esperti di progettazione. Altium ti offre tutte le risorse di cui hai bisogno per progettare con successo.

Nessun'altra piattaforma di progettazione include le importanti funzionalità schematiche e di layout per la progettazione di PCB. Queste funzionalità sono posizionate accanto agli strumenti di gestione e verifica dei componenti all'interno di un unico programma. Invece di utilizzare più programmi di controllo ESD con flussi di lavoro incoerenti e insiemi di funzionalità separati, è necessario lavorare con l'unica piattaforma software integrata per la progettazione di PCB. Progetta il tuo prossimo PCB con protezione ESD con Altium Designer.