防靜電放電電纜設(shè)計(jì)
眾所周知,靜電放電不僅可以造成電爆裝置和易燃、易爆氣體的燃燒、爆炸,而且還極易干擾和破壞電子儀器設(shè)備。 因此,電子設(shè)備的設(shè)計(jì)和開發(fā)更應(yīng)該注意防ESD設(shè)計(jì)和防護(hù)加固技術(shù)。通常我們從內(nèi)部軟件設(shè)計(jì)、外型殼體、電路設(shè)計(jì)和印制電路板布局、連接電纜等幾個(gè)方面來考慮電子設(shè)備設(shè)計(jì)中靜電放電的防護(hù)。特別是對(duì)電子設(shè)備內(nèi)部以及設(shè)備之間連接電纜進(jìn)行合適的靜電放電防護(hù)設(shè)計(jì),將會(huì)對(duì)電子設(shè)備防靜電放電起到非常好的效果。
1.靜電放電的形式
靜電放電可分為接觸式和非接觸式放電,也就是電流注入放電和空氣擊穿放電2種形式。靜電放電對(duì)電子設(shè)備的影響主要分為3種形式:①放電前帶電物體產(chǎn)生的靜電場(chǎng)對(duì)電子設(shè)備的影響;②放電時(shí)的直接電荷注入對(duì)電子設(shè)備的影響;③靜電放電電流激發(fā)的電磁場(chǎng)對(duì)電子設(shè)備的影響。
靜電放電對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的噪聲形式可分為:輻射噪聲和傳導(dǎo)噪聲。輻射噪聲是由放電之前靜電場(chǎng)和放電電流激發(fā)的電磁場(chǎng)所產(chǎn)生的。傳導(dǎo)噪聲包括直接電流注入和電磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電流。實(shí)際情況下,兩種影響是同時(shí)存在的,但是為了分析簡(jiǎn)單,筆者將分別從輻射噪聲和傳導(dǎo)噪聲的抑制來討論電纜靜電放電的防護(hù)措施。
2.抑制傳導(dǎo)噪聲
對(duì)直接電流注入和電磁場(chǎng)感應(yīng)產(chǎn)生的傳導(dǎo)噪聲,較好的抑制方式是對(duì)設(shè)備的各種連接電纜進(jìn)行設(shè)計(jì)。電纜可以為傳導(dǎo)噪聲提供低阻抗的接地回路,以防止其干擾電子電路。并且這樣也會(huì)有效減少靜電放電前的靜電場(chǎng)對(duì)電子設(shè)備的影響。
為了產(chǎn)生一個(gè)低阻抗接地回路,首先要求設(shè)備的電纜具有較低阻抗值。對(duì)于大部分系統(tǒng)來說,電纜的阻抗已經(jīng)比較低,但是在高頻情況下,“趨膚效應(yīng)”會(huì)使電纜的阻抗顯著提高。因此,可以通過增加電纜導(dǎo)體的表面積(增大芯線的半徑)在一定程度上減弱“趨膚效應(yīng)”的影響。另一個(gè)影響電纜阻抗的因素是電纜連接點(diǎn)的接觸腐蝕,其對(duì)電纜阻抗的影響比“趨膚效應(yīng)”更加顯著。