为什么PCB边缘的敏感线容易受到ESD干扰?

为什么敏感线在 PCB 边缘容易受到 ESD 干扰?

在接地端使用6KV ESD 接触放电测试接地台时,发生系统复位。 测试过程中,连接接地端的Y电容与内部数字工作地断开,测试结果没有明显改善。

ESD干扰以多种形式进入产品内部电路。 对于这种情况下被测产品,测试点为接地点,大部分ESD干扰能量会从接地线流走,也就是说ESD电流不会直接流入产品内部电路,而是, 本表设备在IEC61000-4-2标准ESD测试环境下,接地线长度在1m左右, 接地线会产生较大的引线电感(可用1uH/m估算),闭合时产生静电放电干扰(图1开关K),高频(沿静电放电电流上升小于1ns)使被测产品满足现场零电压(图1中K中G点电压闭合时不为零)。 接地端的这种非零电压会进一步进入产品的内部电路。 图1给出了ESD干扰产品内部PCB的示意图。

无花果。 1 ESD干扰进入产品内部PCB示意图

从图1还可以看出,CP1(放电点与GND之间的寄生电容)、Cp2(PCB板与参考地之间的寄生电容)、PCB板工作地(GND)和静电放电枪(包括静电放电枪)一起形成干扰路径,干扰电流为ICM。 在这个干扰路径中,PCB板在中间,此时PCB明​​显受到静电放电的干扰。 如果产品中有其他电缆,干扰会更严重。

干扰是如何导致被测产品复位的? 仔细检查被测产品的PCB后,发现PCB中CPU的复位控制线位于PCB边缘,GND平面外,如图2所示。

要解释为什么 PCB 边缘的印刷线路容易受到干扰,请从 PCB 中的印刷线路和参考接地板之间的寄生电容开始。 印制线与参考接地板之间存在寄生电容,会干扰PCB板中的印制信号线。 共模干扰电压干扰PCB印制线路的示意图如图3所示。

如图3所示,当共模干扰(相对于参考接地层的共模干扰电压)进入GND时,PCB板中的印制线与GND之间会产生干扰电压。 该干扰电压不仅与印刷线路和 PCB 板 GND 之间的阻抗(图 3 中的 Z)有关,而且还与印刷线路和 PCB 中参考接地板之间的寄生电容有关。

假设印制线与PCB板GND之间的阻抗Z不变,当印制线与参考地之间的寄生电容较大时,印制线与PCB板GND之间的干扰电压Vi较大。 该电压与PCB中的正常工作电压叠加,会直接影响PCB中的工作电路。

无花果。 2 被测产品部分PCB走线实图

无花果。 3 共模干扰电压干扰PCB印制线路示意图

根据计算印制线与参考接地板之间寄生电容的公式1,印制线与参考接地板之间的寄生电容取决于印制线与参考接地板之间的距离(公式1中的H)以及印刷线路与参考接地板之间形成的电场等效面积

显然,对于这种情况下的电路设计,PCB中的复位信号线布置在PCB板的边缘,已经落在GND平面之外,因此复位信号线会受到很大的干扰,导致ESD时出现系统复位现象测试。