Requisitos de Aterramento ESD em Sua Próxima PCB

Qualquer PCB que será implantado em um ambiente cercado por equipamentos de alta tensão ou fontes de energia está em risco de descarga eletrostática (ESD). A eletricidade estática também pode descarregar diretamente em uma placa e arruinar componentes eletrônicos sensíveis se a placa for manuseada sem uma pulseira antiestática. Isso induz uma tensão transitória no PCB, que pode causar danos aos componentes sensíveis. Em casos extremos, como raios ou grandes picos de energia, ESD e tensões transitórias podem fazer com que uma placa pegue fogo, similar ao que acontece quando um circuito entra em curto.

Dado os perigos associados à ESD, muitos padrões da indústria definem requisitos de aterramento ESD para proteger circuitos sensíveis. Com o software de design correto, você pode implementar medidas para proteger seus circuitos de danos, seguindo os requisitos de aterramento ESD corretos. Altium Designer contém as ferramentas importantes que você precisa para criar um plano de aterramento que pode fornecer o nível correto de proteção ESD exigido para sua aplicação.

ALTIUM DESIGNER^®

Um pacote de design de PCB com as melhores funcionalidades de design esquemático, gerenciamento de componentes e layout em uma única plataforma de software.

Descargas elétricas, picos de energia da sua concessionária local, curtos-circuitos na fiação elétrica da sua casa; todos esses podem ser protegidos com um protetor contra surtos. Provavelmente, você já utiliza réguas de energia em seus eletrônicos domésticos, então está familiarizado com a proteção contra surtos que eles oferecem. Um protetor contra surtos irá amortecer o pico de corrente induzido em seus produtos eletrônicos, protegendo-os de danos. O disjuntor da sua casa inclui um interruptor que é acionado automaticamente no caso de um curto-circuito, protegendo sua casa de um incêndio elétrico.

Os picos de tensão e corrente transientes induzidos em todos esses sistemas podem ocorrer em dispositivos que não estão conectados a uma linha AC de 110 V ou 220 V. Muitos padrões da indústria exigem que as PCBs para produtos eletrônicos incluam mecanismos de supressão de tensão transiente. Os limites aceitáveis para flutuações de energia e tensões transientes devido a ESD são definidos usando a curva CBEMA, e essa curva forma a pedra angular de muitos requisitos da indústria.

Existem vários métodos que você pode implementar em suas placas para protegê-las de danos devido a ESD. Sem dúvida, a estratégia mais eficaz é proteger seus componentes de danos implementando a estratégia de aterramento ESD correta. Independentemente do método que você escolher, precisará trabalhar com um software de design que facilite a implementação dessas proteções no nível da PCB. Isso vai além de simplesmente planejar usar um protetor contra surtos ou um disjuntor para proteger equipamentos eletrônicos.

Métodos de Aterramento ESD para Gerenciamento de Choques

O método mais simples e ainda mais eficaz para suprimir tensões transitórias e prevenir circuitos sensíveis de ESD é cortar a energia do circuito no evento de um pico. Você pode usar um disjuntor ou um fusível para esta estratégia, mas ela depende de colocar um ou mais desses elementos no lugar certo em sua placa. Claramente, isso rapidamente se torna impraticável dadas as inúmeras outras exigências que a maioria dos designs carrega.

A melhor aplicação dos requisitos de aterramento ESD para gerenciamento de choques envolve proteger sua placa de ESD que viaja diretamente para sua placa de uma fonte externa. Uma opção melhor é projetar uma estratégia de aterramento que direcione qualquer descarga de eletricidade estática para um aterramento elétrico. Isso impede que qualquer tensão induzida passe uma corrente para seus componentes.

Projetando Sua Placa Com uma Estratégia de Aterramento

Implementar uma estratégia de aterramento vai além de apenas colocar um plano de terra na sua placa. Se uma carga estática entre dois pontos induzir ESD diretamente no seu plano de terra, a corrente pode viajar diretamente para componentes sensíveis que estão conectados ao plano de terra. Uma tensão transitória induzida na placa tende a ser bastante forte, dirigindo e induzindo correntes em outros lugares na sua placa que podem danificar componentes.

Felizmente, existem alguns componentes que você pode instalar ao lado do seu plano de terra para proteger eletrônicos sensíveis de um evento de ESD. Dois componentes importantes são diodos TVS e capacitores de desacoplamento. Quando devidamente combinados com um plano de terra e uma estratégia de aterramento mais ampla, você pode atender aos requisitos de aterramento de ESD para o seu dispositivo.

• O ESD pode surgir de várias fontes externas e é importante em muitos dispositivos eletrônicos. Aprender mais sobre as causas do ESD pode ajudá-lo a implementar o design certo para proteger seus circuitos contra um evento de ESD. Aprenda mais sobre ESD e algumas medidas de proteção para a sua PCB.
• Colocar simplesmente um plano de terra em algum lugar na sua placa não é suficiente para suprimir cada evento de ESD. Aprenda mais sobre o uso de um plano de terra PCB para proteção contra ESD.
• Uma vez que ocorre a ESD, o rápido fluxo de corrente e um sinal de tensão transitória podem induzir correntes em outras partes do seu circuito devido à indutância parasita. Algumas escolhas inteligentes de design podem ajudar seus circuitos a resistir à ESD. Aprenda mais sobre a relação entre ESD e indutância parasita na sua PCB.

Colocação de um diodo TVS em um esquemático eletrônico

Aterramento de Componentes e Chassi para Proteção contra ESD

Seja você estando implementando uma placa perto de outras fontes de alta tensão ou apenas querendo proteger sua placa da eletricidade estática, a estratégia de aterramento correta desviará correntes para longe de componentes sensíveis e de volta a um ponto de aterramento. Além de colocar um plano de terra na sua PCB, algumas estratégias inteligentes de colocação de componentes fornecerão aos seus componentes uma proteção significativa contra ESD. Além do uso de capacitores de desacoplamento e do uso criterioso de diodos TVS, o comprimento das trilhas entre componentes deve ser o mais curto possível para minimizar a indutância parasita.

Talvez a melhor estratégia de aterramento seja conectar uma ligação entre seu plano de terra e o chassi do seu dispositivo. Isso permite que qualquer pico de corrente devido a um evento de ESD retorne ao terra através de um chassi metálico robusto, alcançando eventualmente a terra. Isso permite que uma corrente induzida flua através da sua conexão de terra e longe da sua placa, em vez de fluir através de componentes sensíveis.

Como Verificar a Conformidade do Aterramento ESD para Gestão de Choques

Usar componentes por si só não é uma solução definitiva para problemas de ESD, e o mesmo se aplica a um plano de terra na sua placa. Em vez de depender apenas de componentes ou aterramento, seu software de design deve permitir que você implemente ambas as estratégias para se proteger contra ESD. Com o software adequado, você poderá encontrar e posicionar os componentes certos para uma proteção ESD eficaz, bem como projetar uma estratégia de aterramento para sua placa.

Quando seu software de design de PCB inclui ferramentas de simulação de potência junto com suas funcionalidades de design, você pode simular imediatamente a resposta a uma tensão transitória em sua placa. A resposta em diferentes redes de sinal ou trilhas pode então ser comparada às classificações elétricas dos seus componentes, permitindo que você determine a eficácia da sua estratégia de supressão de ESD.

• Uma vez que você tenha adicionado os componentes certos ao seu layout e finalizado seus projetos de plano de terra, você pode verificar a existência de loops de terra, potenciais problemas térmicos e ilhas ou penínsulas usando um analisador de PDN. O software de design de PCB adequado inclui isso junto com suas funcionalidades de design. Saiba mais sobre como examinar sua estratégia de aterramento com um analisador de PDN.
• Com o pacote de simulação adequado, você pode realizar análises transientes e determinar a eficácia da sua estratégia de proteção contra ESD. Aprenda mais sobre análise transiente no software de design de PCB.
• Os analisadores de PDN revelam uma quantidade significativa de informações sobre sua rede de distribuição de energia em uma única saída de simulação. Identificar os sinais de problemas de PDN requer alguma experiência, mas a Altium fornece os recursos necessários para trabalhar com essa ferramenta poderosa. Aprenda mais sobre os sinais de uma rede de distribuição de energia problemática no seu PCB.

Projetando e posicionando uma região de cobre no Altium Designer

Projetando Proteção ESD Com o Melhor Software de PCB

Como o software adequado pode ajudá-lo a implementar uma estratégia de aterramento eficaz? Além de posicionar componentes, colocar um plano de terra e definir conexões de terra para um chassis, o melhor software de design de PCB levará esses dados e os alimentará diretamente em recursos de simulação e verificação. Você não deveria ter que mudar para um programa diferente para simular a eficácia da sua estratégia de proteção contra ESD. Com o Altium Designer, suas ferramentas de design integram-se diretamente com seus recursos de simulação e análise em uma única interface.

Altium Designer: Recursos de Design e Simulação de ESD em um Único Programa

Os dias de alternar entre programas para tarefas essenciais de design e análise acabaram. Quando suas ferramentas de design, layout e análise estão acessíveis dentro de um único programa, você pode facilmente identificar problemas de design que criam vulnerabilidade à ESD e corrigi-los dentro de um único programa. Você não terá que exportar e importar dados entre programas de controle de ESD quando trabalhar com o Altium Designer. Nenhum outro programa de software de design de PCB oferece esse nível de adaptabilidade.

• As funcionalidades de busca e gerenciamento de componentes no Altium Designer permitem que você coloque e adquira os componentes certos para proteção contra ESD. Saiba mais sobre as funcionalidades de gerenciamento de componentes no Altium Designer.
• Examinar a eficácia da sua estratégia de proteção contra ESD requer ferramentas de simulação e análise que interagem diretamente com seus dados de design. Saiba mais sobre a extensão do analisador de PDN no Altium Designer.
• O design do plano de terra para seu PCB requer ferramentas CAD que estão integradas ao seu software de design. Você não deveria ter que exportar sua placa para um programa CAD baseado em linha de comando para uma etapa de design tão essencial. Saiba mais sobre práticas eficientes de design de polígonos no Altium Designer.

As funcionalidades de layout e gerenciamento de componentes no Altium Designer são todas acessíveis dentro de um único programa e permitem que você implemente qualquer estratégia para atender aos seus requisitos de aterramento ESD. Você não precisará alternar entre programas separados para implementar uma estratégia de aterramento ou acessar os componentes necessários para proteger sua placa contra ESD. Não importa em qual indústria você trabalhe, o Altium Designer tem as ferramentas necessárias para incorporar proteção ESD para qualquer PCB.

O design unificado ajuda você a permanecer produtivo, colocando todas as suas funcionalidades em um único ambiente com uma interface consistente. Se este fluxo de trabalho de design for desconhecido, o Altium estará lá com recursos para ajudá-lo a alcançar o sucesso. Você terá acesso ao fórum AltiumLive, uma base de conhecimento com dicas úteis de design, e webinars e podcasts com especialistas em design. O Altium oferece todos os recursos necessários para projetar com sucesso.

Nenhuma outra plataforma de design inclui as importantes funcionalidades de esquemático e layout para design de PCB. Essas funcionalidades são colocadas ao lado de ferramentas de gerenciamento e verificação de componentes dentro de um único programa. Em vez de usar múltiplos programas de controle ESD com fluxo de trabalho inconsistente e conjuntos de funcionalidades separados, você precisa trabalhar com a única plataforma de software de design de PCB integrada. Projete seu próximo PCB com proteção ESD com o Altium Designer.