原来PCB防静电(ESD)设计是这么回事!

在我们的生活里,行走或者穿衣都会存在不断摩擦的过程,这都可能产生静电，人体的日常活动会产生不同幅值的静电电压，但能量很小，不会对人体产生伤害。但是对于电子元器件来说，静电能量是不能忽视的。

在干燥气候环境下，人体静电（ESD）的电压很容易超过6~35kV,当用手触摸电子设备、PCB或PCB上的元器件时，会因为瞬间的静电放电而使元器件或设备受到干扰，甚至损坏设备或PCB上的元器件。

01 ESD是

如何产生的

ESD静电是一种电能，它存在于物体表面，是正负电荷在局部失衡时产生的一种现象,如摩擦起电就是一种静电放电现象。

ESD是困扰许多电子产品的一个严重的问题,ESD放电电流产生的电磁场通过电容耦合，电感耦合或空间辐射耦合等途径对电路造成干扰,在PCB设计初期就必须考虑ESD的防护问题。

02 PCB防静电

Layout基本原则

PCB布局的原则尽可能将ESD保护器件靠近输入端或者连接器，ESD保护器件与被保护线之间的线路距离应该尽量短。

一、低速板ESD防护设计

1. 走线需横平竖直走线，尽量减少信号线路并排走线。

2. 如果空间允许的话，走线越粗越好。

3. 按照高速电路设计理念来进行布线。

4. 避免在PCB边缘处理重要的信号线，如时钟、复位信号等。

5. 所有PCB板的传导环路包括电源和地线环路应该尽量小。

6. 单面或双面板在没有电源平面的情况下，则电源走线旁边必须要跟随一根地线。

7. 尽量使用多层板布线。

二、高速板ESD防护设计

1. 走线需要有良好的地平面。

2. 保持足够的间距，如滤波器,光耦,交流电源线与弱信号线。

3. 长距离走线加低通滤波器(C,ESD器件,RC,LC)。

4. 隔离(增加屏蔽罩)，避免被保护的导线与未被保护的导线并排走线。

5. 避免与其他器件使用同一条回路来连接公共接地点。

03 PCB防静电

Layout处理办法

对于PCB设计来说，在容易发生静电放电的边缘设置一定的隔离距离非常重要。一般认为，对于机架类产品，每千伏的静电电压的击穿距离在1mm左右。如果在容易放电的边缘设置一个3~5mm隔离区，就可以抵抗 3~5kV的静电电压。

1. 保持地的完整，加大地的泄放面积，平整地铺铜均匀，保持地的电阻值不变，互相之间水平状态地平面平稳。

2. 板外围进行环绕地设计，数据线用地包围。

3. 地孔越多越好，并使每层地紧密连合-起。

4. 在PCB上安装光耦合器或者变压器，以及结合介质隔离和屏蔽都可以很好的抑制静电放电冲击。

5. 可将PCB的GND与外壳地进行单点接地，防止静电放电电流在机箱上产生的电压耦合进电路，但需注意接地点的选择，选择在电缆入口处接地。

6. 如果PCB面积允许，并且整机系统的搭接、静电泄放通道都很好，可以在PCB周围设置接地防护环可裸铜处理，并采用很多过孔连接。

04 PCB可制造性

检查工具推荐

华秋DFM是一款可制造性检查的工艺软件，虽然对上文所讲的PCB防静电设计性能没有做对应的检查，但是可以检查PCB设计的图形，比如检查PCB防静电设计的位置是否存在可制造性风险。

术业有专攻，防静电（ESD）处理工程师们在PCB走线布局和结构接口方面做好防护措施即可！对于可制造性与可组装性的问题交给专业的华秋DFM处理。

撰写：飞说PCB设计制造，此文希望对阅读者有所帮助！

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