コンポーネントの配置と配線により、PCBをESDから保護する方法

私は、周りの人に言わせると、驚くべき神経質で特定の事物を整理するそうです。大学院で、机の私側の端と、隣の席の端から始まるサンプル容器と論文の山との間には境界線がありました。この傾向は、特にバスルームにはおよばなかったため、同級生やボーイフレンドを困惑させましたが、PCBのコンポーネント配置の最適化では私を名人に仕立て上げてくれました。この傾向は、物事を整頓された状態に保つだけでなく、基板全体の静電放電保護も向上します。

よいコンポーネントの配置が明らかに意味するところは、基板上の配線に影響するということです。つまり、配線は、ESDの影響が、PCB全体や、影響を受けやすいコンポーネント、保護されていないコンポーネントにどのように広がるかを決定します。コンポーネントの配列を調整する場合、配線を改善し、PCBおよび影響を受けやすいICを最善の方法で保護するための基本的ガイドラインがあります。

可能な限り最も安全な場所へのコンポーネントの配置

ときとして、設計要件のため、静電気の影響を受けやすい全てのコンポーネントに対して保護回路を使用できないことがあります。その場合、それらのICの状況を改善するために実行できるステップがあります。

TVS保護回路とコネクター入力の間のトレースから、あるいはESDが予期されるその他の場所から、保護されていない回路を離します。この方法で、ESDパルスから生じる電磁場の急速な変化よって誘導される電流にコンポーネントをさらすリスクを最小限にできます。

コンポーネントの配置は、ICを保護配線に配置できない場合でも、ESDからICを保護できます。

保護配線上にあるデバイスでも、配置に関する事前の考慮から恩恵を受けることができます。影響を受けやすいコンポーネントは、保護配線上にある場合、基板の中央付近に配置する必要があります。これにより、保護回路の最高のパフォーマンスを得られるよう、寄生インダクタンスのバランスを調整することができます。

配線長の最短化

トレースやワイヤが長いと、ちょっとしたアンテナの役割を果たします。意図しない放電を伝達したり受けたりする可能性があります。ESDパルスがある場合、それらは火花から「出力」を受け取り、配線長全体に伝達します。

配線長を最小にする最も簡単な最初のステップの1つは、全てのコンポーネントを、距離が近い相互接続を多用して配置することです。これにより、配線長を最小にし、うまくすれば相互接続する線の数も最小にできます。整理名人は、類似の要素をまとめる必要があることを知っています。

以前にもお伝えしましたが、回路のループを最小にします。広範囲におよぶ回路のループは、ESDパルスによって生成されるEMIにさらされる基板の数を増やします。広範囲の回路ループは、実装されている他の全ての保護を無効にする可能性があり、実際のところ面倒な状況です。この問題にかかわっている場合は、適切に設計されたGNDプレーンを使用します。

端への注意

へそ曲がりで、異なるテーマの本を同じ本棚に並べて置いている方はいらっしゃいますか? 異なるシグナルトレースをオートルーターが送る場所に単純に配線している場合は、必要以上に順序を無視すると、PCBに深刻な影響が出る可能性がありますのでご注意ください。

基板の端に沿って影響を受けやすいトラックを配置しないでください。これは、特に供給トラックの場合に該当します。ノイズの多い信号からであってもESDに誘導された干渉であっても、これらのトラックからの放射と、他のトラックからのクロストークの影響を最小限にしてください。いずれにしても、ノイズの多いトラックを、影響を受けやすいコンポーネントから離して配置することは、優れた設計方法です。

基板の取扱いにより生じるESDパルスが、最も敏感なコンポーネントに直接伝わることは避けたいものです。

PCBレイアウトを適切な状態に調整することは、信じられないほど退屈な可能性があります。適切なPCBツール、例えばAltiumの統合設計環境を使用することで、整然とした機能的な基板になるか、徹夜の作業が必要な配線になるかのわかれ目になる可能性があります。このようなツールを使えば、今すぐレイアウト作業を開始でき、他の作業を準備するためにより多くの時間を費やすことができます。

コンポーネントの配置についてのご質問は、Altiumのエキスパートにお問い合わせください。