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电脑整机的屏蔽与接地设计

电脑整机的屏蔽与接地设计

  在产品的生产车间,地板、制造设备、测试仪器、芯片周转箱、库房等均为防静电设计,就连操作者也要身穿防静电服、戴上防静电手 套。但是,设备在应用过程中,ESD还是有许多的可乘之机。为了避免感应静电的危害,需要对整机进行屏蔽和接地。良好的接地措施可使设备受静电危害的几率大大降低。这样不仅可以消除外来的感应静电,也可以消除设备自身所产生的摩擦静电。当然,前提是各部件之间应该接触良好。

  接口电路中植入ESD保护器

  芯片是最容易被ESD损坏的器件,因此成为重点保护对象。而接口电路位于板卡电路的外围,是抵御ESD的一道防线。在设备的各个接口处接入ESD防护器件,使静电在防护器件上释放掉,可避免静电向电路板的纵深区域侵入。

  接口电路中最简易的防静电措施是:在线路中串联一个低阻值的电阻,以限制ESD的电流,或在信号线与地线之间接入一个小电容,给 ESD电流提供通路。不过这些措施会对信号产生衰减和延迟,不利于信号传输。近几年生产的主板中,在键盘、鼠标的PS/2接口以及RS-232C串 口和IEEE 1284A并口等低速端口中,多采用内嵌防静电功能的数据收发芯片。接口芯片中内嵌的ESD保护电路,是利用寄生电路实现的。当ESD作用时,寄生电路被触发,泄放ESD电流或箝位ESD电压,达到保护目的。

  对于高速的USB和IEEE 1394热插拔接口,因为引脚较少,通常接入TVS(Transient Voltage Suppresser,瞬态电压抑制器)(图4)和 MLV(Multi-Layer Varistor,多层变阻器)等新型ESD保护器。TVS器件内通常含有若干个TVS二极管、具有多路保护作用的微型贴片元件,常见的封装形式有 SOT23和SC-70两种,最新产品有Semtech公司的MicroClamp TVS,Microsemi公司的USB50403C等。TVS能够迅速地将ESD故障电流放电到接地端,而且其漏电流和结电容都很低,响应时间也很短 (1ns左右 ),是高速数据通路中理想的选择,在各种USB设备中获得广泛应用。

  ESD保护器虽然有多种类型,但每一种都具有“自恢复”特性,都应经得住多次放电的考验。俗话说,千里之堤,溃于蚁穴。在电路设计和制造过程中,从EMC设计到元器件筛选,从流片焊接到整机装配,不管哪个环节出了问题,都会带来防静电性能的缺陷。因此,样机设计阶段要利用好ESD测试这个查漏手段,及时发现设计漏洞,电脑整机进入包装箱前,也应按照相关标准严格测试,防止把问题产品销售出去。本文 开头提到的i865主板连续烧毁南桥芯片的质量事故,如果主板制造商进行过ESD测试,这种糟糕的事情大概就可以避免了。
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