다음 PCB에서의 ESD 접지 요구 사항

고전압 장비나 전원이 있는 환경에 배치될 예정인 모든 PCB는 정전기 방전(ESD)의 위험에 처해 있습니다. 정전기는 보드를 손목 스트랩 없이 다룰 때 직접 보드에 방전되어 민감한 전자 부품을 망가뜨릴 수도 있습니다. 이는 PCB에 일시적인 전압을 유발하여 민감한 부품에 손상을 줄 수 있습니다. 극단적인 경우, 예를 들어 번개 치기나 주요 전력 서지와 같은 경우, ESD와 일시적 전압은 회로가 단락될 때와 유사하게 보드가 화재를 일으킬 수 있습니다.

ESD와 관련된 위험을 고려할 때, 많은 산업 표준은 민감한 회로를 보호하기 위한 ESD 접지 요구 사항을 정의합니다. 올바른 설계 소프트웨어를 사용하면 올바른 ESD 접지 요구 사항을 따라 회로를 손상으로부터 보호하기 위한 조치를 구현할 수 있습니다. Altium Designer는 귀하의 애플리케이션에 필요한 ESD 보호 수준을 제공할 수 있는 접지 배치 계획을 생성하는 데 필요한 중요한 도구를 포함하고 있습니다.

ALTIUM DESIGNER^®

단일 소프트웨어 플랫폼에서 최고의 스키마틱 디자인, 부품 관리, 레이아웃 기능을 제공하는 PCB 디자인 패키지입니다.

번개, 지역 전력 회사에서 오는 전력 서지, 집안의 전기 배선 단락; 이 모든 것들은 서지 보호기로 보호할 수 있습니다. 이미 집안의 전자 제품에 멀티탭을 사용하고 있으므로, 그것들이 제공하는 서지 보호에 익숙할 것입니다. 서지 보호기는 전자 제품에 유도된 전류 스파이크를 감쇠시켜, 손상으로부터 보호합니다. 집안의 회로 차단기에는 단락이 발생할 경우 자동으로 작동하는 스위치가 포함되어 있어, 전기 화재로부터 집을 보호합니다.

이 모든 시스템에서 유도되는 일시적 전압 및 전류 스파이크는 110V 또는 220V AC 라인에 연결되지 않은 장치에서도 발생할 수 있습니다. 많은 산업 표준은 전자 제품용 PCB에 일시적 전압 억제 메커니즘을 포함하도록 요구합니다. ESD로 인한 전력 변동 및 일시적 전압에 대한 허용 한계는 CBEMA 곡선을 사용하여 정의되며, 이 곡선은 많은 산업 요구 사항의 기초를 형성합니다.

ESD로 인한 손상으로부터 보드를 보호하기 위해 구현할 수 있는 여러 방법이 있습니다. 아마도 가장 효과적인 전략은 올바른 ESD 접지 전략을 구현하여 구성 요소를 손상으로부터 보호하는 것입니다. 어떤 방법을 선택하든 PCB 수준에서 이러한 보호 기능을 쉽게 구현할 수 있는 설계 소프트웨어와 함께 작업해야 합니다. 이는 전자 장비를 보호하기 위해 서지 보호기나 회로 차단기를 사용할 계획을 세우는 것을 넘어섭니다.

충격 관리를 위한 ESD 접지 방법

가장 간단하면서도 효과적인 방법은 스파이크 발생 시 회로에서 전력을 차단하여 민감한 회로를 ESD로부터 보호하는 것입니다. 이 전략에는 회로 차단기나 퓨즈를 사용할 수 있지만, 보드 내에서 이러한 요소 중 하나 이상을 올바른 위치에 배치하는 것에 의존합니다. 분명히, 대부분의 설계가 가지고 있는 수많은 다른 요구 사항들을 고려할 때 이는 실용적이지 않게 됩니다.

충격 관리에 대한 ESD 접지 요구 사항의 최적의 적용은 외부 소스에서 직접 보드로 전달되는 ESD로부터 보드를 보호하는 것을 포함합니다. 더 나은 옵션은 정전기로부터 발생하는 모든 방전을 전기 접지로 라우팅하는 접지 전략을 설계하는 것입니다. 이는 유도된 전압이 구성 요소로 전류를 통과하는 것을 방지합니다.

접지 전략을 가진 보드 설계하기

그라운딩 전략을 구현하는 것은 보드에 그라운드 평면을 배치하는 것 이상을 요구합니다. 두 지점 사이의 정전기가 그라운드 평면으로 직접 ESD를 유도할 경우, 전류는 그라운드 평면에 연결된 민감한 부품으로 직접 흐를 수 있습니다. 보드에서 유도된 일시적 전압은 상당히 강력하여 보드의 다른 곳에서 전류를 운반하고 유도하여 부품을 손상시킬 수 있습니다.

다행히도, ESD 사건으로부터 민감한 전자 장치를 보호하기 위해 그라운드 평면과 함께 설치할 수 있는 몇 가지 부품이 있습니다. 중요한 두 가지 부품은 TVS 다이오드와 바이패스 커패시터입니다. 그라운드 평면과 더 큰 그라운딩 전략과 적절히 결합할 때, 장치의 ESD 그라운딩 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

• ESD는 여러 외부 소스에서 발생할 수 있으며 많은 전자 장치에서 중요합니다. ESD의 원인에 대해 더 알아보면 ESD 사건에 대한 회로 보호를 위한 올바른 설계를 구현하는 데 도움이 될 수 있습니다. PCB에 대한 ESD 및 일부 보호 조치에 대해 자세히 알아보세요.
• 보드의 어딘가에 그라운드 평면을 배치하는 것만으로는 모든 ESD 사건을 억제하기에 충분하지 않습니다. ESD 보호를 위한 PCB 그라운드 평면 사용에 대해 자세히 알아보세요.
• ESD가 발생하면, 빠른 전류 흐름과 일시적인 전압 신호가 기생 인덕턴스로 인해 회로 내 다른 곳에서 전류를 유발할 수 있습니다. 몇 가지 영리한 설계 선택은 회로가 ESD를 견딜 수 있도록 도울 수 있습니다. PCB에서 ESD와 기생 인덕턴스 사이의 관계에 대해 자세히 알아보세요.

전자 스키마틱에서 TVS 다이오드의 배치

ESD 보호를 위한 구성 요소 및 섀시 접지

다른 고전압 소스 근처에 보드를 배치하든, 단순히 보드를 정전기로부터 보호하고 싶든, 올바른 접지 전략은 민감한 구성 요소로부터 전류를 멀리 돌려 접지 지점으로 보냅니다. PCB에 접지 평면을 배치하는 것 외에도, 몇 가지 영리한 구성 요소 배치 전략은 구성 요소에 상당한 ESD 보호를 제공할 것입니다. 바이패스 캐패시터의 사용과 TVS 다이오드의 신중한 사용에 더해, 구성 요소 간의 트레이스 길이는 기생 인덕턴스를 최소화하기 위해 가능한 한 짧아야 합니다.

아마도 최고의 접지 전략은 귀하의 접지 평면과 장치의 섀시 사이에 연결을 부착하는 것입니다. 이는 ESD 사건으로 인한 모든 전류 스파이크가 무거운 금속 섀시를 통해 접지로 돌아가게 하여, 결국 지구에 도달하게 합니다. 이를 통해 유도된 전류가 귀하의 접지 연결을 통해 흐르고 보드에서 멀어지게 하며, 민감한 구성 요소를 통해 흐르지 않게 합니다.

정전기 방전(ESD) 접지 준수 여부 확인 방법

부품을 단독으로 사용하는 것만으로 ESD 문제를 해결할 수 있는 만병통치약이 아니며, 이는 회로 기판의 접지 평면에도 동일하게 적용됩니다. 부품이나 접지에만 의존하는 대신, 설계 소프트웨어는 ESD로부터 자신을 보호하기 위해 두 전략을 모두 구현할 수 있어야 합니다. 올바른 소프트웨어를 사용하면 강력한 ESD 보호를 위한 적절한 부품을 찾아 배치하고, 회로 기판에 대한 접지 전략을 설계할 수 있습니다.

PCB 설계 소프트웨어에 설계 기능과 함께 전력 시뮬레이션 도구가 포함되어 있으면, 회로 기판에서 순간 전압에 대한 반응을 즉시 시뮬레이션할 수 있습니다. 다양한 신호 네트워크 또는 트레이스에서의 반응을 부품의 전기적 등급과 비교하여 ESD 억제 전략의 효과를 판단할 수 있습니다.

• 적절한 부품을 레이아웃에 추가하고 접지 평면 설계를 마친 후, PDN 분석기를 사용하여 접지 루프, 잠재적인 열 문제, 섬이나 반도를 확인할 수 있습니다. 올바른 PCB 설계 소프트웨어는 이를 설계 기능과 함께 포함합니다. PDN 분석기로 접지 전략을 검토하는 방법에 대해 자세히 알아보세요.
• 적절한 시뮬레이션 패키지를 사용하면, 과도 분석을 수행하고 ESD 보호 전략의 효과를 판단할 수 있습니다. PCB 설계 소프트웨어에서 과도 분석에 대해 자세히 알아보세요.
• PDN 분석기는 단일 시뮬레이션 출력에서 전력 분배 네트워크에 대한 상당한 양의 정보를 제공합니다. PDN 문제의 징후를 발견하는 것은 일정한 경험이 필요하지만, Altium은 이 강력한 도구를 사용할 수 있는 자원을 제공합니다. PCB에서 나쁜 전력 분배 네트워크의 징후에 대해 자세히 알아보세요.

Altium Designer에서 구리 영역 설계 및 배치하기

최고의 PCB 소프트웨어로 ESD 보호 설계하기

올바른 소프트웨어가 강력한 접지 전략을 구현하는 데 어떻게 도움이 될까요? 구성 요소 배치, 접지 평면 배치, 샤시에 대한 접지 연결 정의 외에도, 최고의 PCB 설계 소프트웨어는 이 데이터를 직접 시뮬레이션 및 검증 기능에 피드백합니다. ESD 보호 전략의 효과를 시뮬레이션하기 위해 다른 프로그램으로 전환할 필요가 없어야 합니다. Altium Designer를 사용하면, 설계 도구가 시뮬레이션 및 분석 기능과 단일 인터페이스에서 직접 통합됩니다.

Altium Designer: 단일 프로그램에서의 설계 및 ESD 시뮬레이션 기능

필수 설계 및 분석 작업을 위해 프로그램 간 전환하는 시대는 끝났습니다. 설계, 레이아웃, 분석 도구가 단일 프로그램 내에서 접근 가능할 때, ESD에 취약하게 만드는 설계 문제를 쉽게 식별하고 단일 프로그램 내에서 수정할 수 있습니다. Altium Designer를 사용할 때 ESD 제어 프로그램 간에 데이터를 내보내고 가져올 필요가 없습니다. 다른 PCB 설계 소프트웨어 프로그램은 이러한 수준의 적응성을 제공하지 않습니다.

• Altium Designer의 구성 요소 검색 및 관리 기능을 사용하면 ESD 보호를 위한 적절한 구성 요소를 배치하고 조달할 수 있습니다. Altium Designer에서 구성 요소 관리 기능에 대해 자세히 알아보세요.
• ESD 보호 전략의 효과를 검토하려면 설계 데이터와 직접 연동하는 시뮬레이션 및 분석 도구가 필요합니다. Altium Designer에서 PDN 분석기 확장 기능에 대해 자세히 알아보세요.
• PCB의 접지 평면 설계는 설계 소프트웨어에 내장된 CAD 도구가 필요합니다. 이렇게 중요한 설계 단계를 위해 보드를 명령 줄 기반 CAD 프로그램으로 내보낼 필요는 없습니다. Altium Designer에서 효율적인 다각형 설계 관행에 대해 자세히 알아보세요.

Altium Designer에서는 레이아웃 및 구성 요소 관리 기능을 단일 프로그램 내에서 모두 접근할 수 있어 ESD 접지 요구 사항을 충족시키기 위한 전략을 구현할 수 있습니다. ESD로부터 보드를 보호하기 위해 필요한 구성 요소에 접근하거나 접지 전략을 구현하기 위해 별도의 프로그램 간에 전환할 필요가 없습니다. 어떤 산업에서 일하든 Altium Designer는 PCB에 ESD 보호를 통합할 수 있는 필요한 도구를 제공합니다.

통합된 디자인은 일관된 인터페이스를 가진 단일 환경에서 모든 기능을 배치함으로써 생산성을 유지하도록 도와줍니다. 이 디자인 워크플로우가 낯설다면, Altium이 성공을 달성할 수 있도록 도움을 줄 자원을 제공할 것입니다. AltiumLive 포럼, 유용한 디자인 팁이 있는 지식 기반, 디자인 전문가와 함께하는 웨비나 및 팟캐스트에 접근할 수 있습니다. Altium은 성공적인 디자인을 위해 필요한 모든 자원을 제공합니다.

다른 디자인 플랫폼은 PCB 디자인을 위한 중요한 스키매틱 및 레이아웃 기능을 포함하지 않습니다. 이러한 기능은 구성 요소 관리 및 검증 도구와 함께 단일 프로그램 내에 배치됩니다. 일관되지 않은 워크플로우와 별도의 기능 세트를 가진 여러 ESD 제어 프로그램을 사용하는 대신, 통합된 PCB 디자인 소프트웨어 플랫폼으로 작업해야 합니다. Altium Designer로 ESD 보호가 포함된 다음 PCB를 디자인하세요.