pcb布線是esd防護(hù)的一個(gè)關(guān)鍵要素，合理的pcb設(shè)計(jì)可以減少故障檢查及返工所帶來的不必要成本。在pcb設(shè)計(jì)中，由于采用了瞬態(tài)電壓抑止器(tvs)二極管來抑止因esd放電產(chǎn)生的直接電荷注入，因此pcb設(shè)計(jì)中更重要的是克服放電電流產(chǎn)生的電磁干擾(emi)電磁場效應(yīng)。本文將提供可以優(yōu)化esd防護(hù)的pcb設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

    電路環(huán)路

    電流通過感應(yīng)進(jìn)入到電路環(huán)路，這些環(huán)路是封閉的，并具有變化的磁通量。電流的幅度與環(huán)的面積成正比。較大的環(huán)路包含有較多的磁通量，因而在電路中感應(yīng)出較強(qiáng)的電流。因此，必須減少環(huán)路面積。

    最常見的環(huán)路如圖1所示，由電源和地線所形成。在可能的條件下，可以采用具有電源及接地層的多層pcb設(shè)計(jì)。多層電路板不僅將電源和接地間的回路面積減到最小，而且也減小了esd脈沖產(chǎn)生的高頻emi電磁場。

    如果不能采用多層電路板，那么用于電源線和接地的線必須連接成如圖2所示的網(wǎng)格狀。網(wǎng)格連接可以起到電源和接地層的作用，用過孔連接各層的印制線，在每個(gè)方向上過孔連接間隔應(yīng)該在6厘米內(nèi)。另外，在布線時(shí)，將電源和接地印制線盡可能靠近也可以降低環(huán)路面積，如圖3所示。

    減少環(huán)路面積及感應(yīng)電流的另一個(gè)方法是減小互連器件間的平行通路，見圖4。

    當(dāng)必須采用長于30厘米的信號(hào)連接線時(shí)，可以采用保護(hù)線，如圖5所示。一個(gè)更好的辦法是在信號(hào)線附近放置地層。信號(hào)線應(yīng)該距保護(hù)線或接地線層13毫米以內(nèi)。

    如圖6所示，將每個(gè)敏感元件的長信號(hào)線(>30厘米)或電源線與其接地線進(jìn)行交叉布置。交叉的連線必須從上到下或從左到右的規(guī)則間隔布置。

    電路連線長度

    長的信號(hào)線也可成為接收esd脈沖能量的天線，盡量使用較短信號(hào)線可以降低信號(hào)線作為接收esd電磁場天線的效率。

    盡量將互連的器件放在相鄰位置，以減少互連的印制線長度。

    地電荷注入

    esd對(duì)地線層的直接放電可能損壞敏感電路。在使用tvs二極管的同時(shí)還要使用一個(gè)或多個(gè)高頻旁路電容器，這些電容器放置在易損元件的電源和地之間。旁路電容減少了電荷注入，保持了電源與接地端口的電壓差。

    tvs使感應(yīng)電流分流，保持tvs鉗位電壓的電位差。tvs及電容器應(yīng)放在距被保護(hù)的ic盡可能近的位置(見圖7)，要確保tvs到地通路以及電容器管腳長度為最短，以減少寄生電感效應(yīng)。

    連接器必須安裝到pcb上的銅鉑層。理想情況下，銅鉑層必須與pcb的接地層隔離，通過短線與焊盤連接。

    pcb設(shè)計(jì)的其它準(zhǔn)則

     避免在pcb邊緣安排重要的信號(hào)線，如時(shí)鐘和復(fù)位信號(hào)等；

     將pcb上未使用的部分設(shè)置為接地面；

     機(jī)殼地線與信號(hào)線間隔至少為4毫米；

     保持機(jī)殼地線的長寬比小于5:1，以減少電感效應(yīng)；

     用tvs二極管來保護(hù)所有的外部連接；

    保護(hù)電路中的寄生電感

    tvs二極管通路中的寄生電感在發(fā)生esd事件時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電壓過沖。盡管使用了tvs二極管，由于在電感負(fù)載兩端的感應(yīng)電壓vl=l×di/dt，過高的過沖電壓仍然可能超過被保護(hù)ic的損壞電壓閾值。

    保護(hù)電路承受的總電壓是tvs二極管鉗位電壓與