Cosaint ESD do Dearaí Gan Sreang
Is éard atá i urscaoileadh leictreastatach (ESD) scaoileadh tobann, neamhrialaithe fuinnimh leictreach statach. Is féidir leis an urscaoileadh fuinnimh leictreach seo damáiste a dhéanamh do chiorcaid chomhtháite íogair, agus ní mór do dhearthóirí córais gan sreang a bheith ar an eolas faoi ESD.
Tá monaróirí córais gan sreang ag forbairt sonraíochtaí ESD níos déine, rud a fhágann go bhfuil tasc dearthóirí boird chiorcaid níos deacra. Tá éagsúlacht de chaighdeáin éagsúla ESD ann, rud a chuireann casta ar an iarracht deartha. Breathnaímid ar an dá chaighdeán idirnáisiúnta is coitianta: samhail an cholainn dhaonna HBM (samhail an duine) agus IEC1000-4-2. Samhlaíonn an chéad chaighdeán coinníollacha teagmhála agus cuirtear i bhfeidhm é ar an bhfeiste; úsáidtear an dara caighdeán do chosaint ESD ar leibhéal an chórais.
Tá dúshláin speisialta le sárú ag cosaint ESD do dhearaí gan sreang. Tá teicnící éagsúla ann maidir le cosaint ESD, agus tá a gcuid buntáistí agus míbhuntáistí ag gach ceann acu. Mar sin féin, i gcás dearaí gan sreang, tá feidhmíocht, spás ciorcad, meáchan, tomhaltas cumhachta agus costas i bhfabhar úsáid líonraí cosanta dé-óid chomhtháite.
Thairis sin, déanfaimid plé ar conas an líonra dé-óid a chur i bhfeidhm chun an fheidhmíocht cosanta ESD is fearr a fháil. Tá dlúthbhaint ag feidhmíocht optamach le leagan amach an bhoird chuaird chun a chinntiú go bhféadfaidh sruthanna ESD dul isteach sa ghléas cosanta gan dochar a dhéanamh do na ciorcaid chomhtháite íogaire. Ina theannta sin, ba cheart go n-íocfadh úsáid líonra cosanta dé-óid aird ar fhadhb an chórais cumhachta síos. Mar fhocal scoir, níl aon bhealach éasca le feidhmíocht cosanta ESD feiste a cheangal le feidhmíocht cosanta an chórais, ach is bealach éifeachtach é voltas clampála a shonrú chun an gléas a chosaint chun an dá cheann a nascadh.
Úsáidtear tástáil HBMESD caighdeánach ESD de ghnáth le haghaidh ciorcaid chomhtháite, agus sainíonn IEC1000 tástáil ESD an chórais. Úsáideann an bheirt acu samhail urscaoilte ESD toilleoirí a théann trí fhriotóirí a theorannú srutha (Fíor 1). Is é an difríocht méid luach an fheiste. I gcás HBM, is é 100pF luach an toilleora agus is é 1500Ω an friotóir teorannaithe reatha. Tabhair faoi deara go bhfuil buaicsruth urscaoilte IEC1000 beagnach 5 huaire níos airde ná sin HBM don voltas ESD céanna. Ina theannta sin, úsáideann IEC1000 modhanna urscaoilte teagmhála agus urscaoilte aeir chun trealamh a thástáil. Sainmhíníonn an caighdeán voltas ESD urscaoilte teagmhála mar 2kV go 8kV, agus is féidir leis an teagmháil aeir 15kV a bhaint amach. Tabhair faoi deara go bhfuil an t-am ardú reatha atá sonraithe ag IEC1000 níos lú ná 1ns, a éilíonn freagra an-tapa ón bhfeiste cosanta (Fíor 2). Ar an gcúis chéanna, tá leagan amach cláir ríthábhachtach chun cosaint ESD a bhaint amach do chóras.
Modhanna cosanta Má tá ceanglais cosanta ESD IEC1000-4-2 le comhlíonadh, tá gá le cosaint chuí ar threalamh cumarsáide gan sreang. Tá limistéir a bhfuil baint ag úsáideoirí leo, amhail cnaipí agus calafoirt I/O, i mbaol ESD agus mar sin teastaíonn cosaint uathu. Teicníc shimplí is ea toilleoirí a chur ar na línte cumarsáide chun bíoga ESD a ionsú, rud a laghdaíonn an ráta comhartha agus a mhéadaíonn an tomhaltas reatha tiomána. Is féidir spréach a úsáid ar an gclár. Tá an sparkgap deartha chun comhleá le linn an chuisle ESD, agus shuntar an sruth isteach sa talamh. Mar sin féin, tógann an teicneolaíocht seo spás mór suas agus cuireann sé cosaint ESD neamhiontaofa tar éis dul in aois. Is féidir feistí MOV (metaloxidevaristor) a mhúchadh ag ardvoltais agus is féidir iad a úsáid in iarratais le hamanna freagartha mall. Mar sin féin, tá a toirtiúlacht agus toilleas mór mí-oiriúnach chun línte comhartha a chosaint, agus is é míbhuntáiste breise a saintréithe aosaithe.
I gcás dé-óid Zener, cé go bhfuil sé in ann sruthanna móra a chlampáil ag voltas áirithe, táirgeann sé toilleas seadánacha nach bhfuil ag teastáil chun na línte comhartha a chosaint. I gcodarsnacht leis sin, is réiteach maith iad dé-óidí tapa, toilleas íseal atá ceangailte le talamh agus cumhacht. Is féidir leo buaicsruthanna móra a láimhseáil, tá sruthanna sceite droim ar ais beag acu, agus is féidir leo stailceanna iomadúla ESD a sheasamh gan aon damáiste; atreoraíonn sé bíoga ESD go rathúil ó fheistí cosanta íogaire agus tá saolré fada aige. Mar sin féin, tá gá le péire dé-óid amháin in aghaidh an líne garda. In ainneoin an phraghais íseal in aghaidh an fheiste, déanann an costas suiteála iomlán agus an spás riachtanach réiteach scoilte mí-oiriúnach.
Mar shampla, tá 17 bpéire dé-óid ag teastáil chun an calafort comhthreomhar IEEE-1284 a chosaint. Is é an toradh a bheidh ar an réiteach is fearr is féidir a bheith éifeachtach ó thaobh costais de ach líon éagsúil péirí dé-óid a chomhtháthú i bpacáiste amháin.
Tá prionsabal cosanta ESD an eagar dé-óid líonra cosanta dé-óid an-simplí. Cuirtear péire dé-óid atá ceangailte leis an soláthar cumhachta agus an talamh leis an líne comhartha cosanta. Le linn gnáthoibríochta, tá na dé-óid seo claonta droim ar ais, ach tarlaíonn claonadh chun cinn nuair a bhíonn an voltas ar an líne comhartha níos airde nó níos ísle, faoi seach, ná an voltas ag an teirminéal comhfhreagrach. Tarlaíonn claonadh ar aghaidh le linn cuisle ESD, nuair a tharraingíonn an dé-óid sruth isteach sa soláthar cumhachta nó sa talamh, rud a fhágann an gléas cosanta, nach bhfuil ach faoi réir voltas beag agus turraing reatha.
Ós rud é go bhfuil bioráin I/O de chiorcad iomlánaithe deartha chun voltais 2kV HBMESD a sheasamh, is féidir leis an bhfeiste cosanta an fuinneamh seo a sheasamh, ach cuireann sé seo ceanglais níos déine ar an ngréasán dé-óid seachtrach. De réir mhodh IEC1000-4-2, ní mór do na líonraí seo seasamh in aghaidh "scaoileadh teagmhála" 8kV. Ina theannta sin, ní mór dó freisin an voltas a chlampáil taobh thiar de ionas nach ndéanfar damáiste do chiorcaid iomlánaithe nó d'fheistí éighníomhacha eile. Mar fhocal scoir, ionas nach ndéanfar díghrádú ar fheidhmíocht an chomhartha, ba cheart go mbeadh toilleas iomlán an phéire dé-óid níos lú ná 5pF.
Ós rud é go n-éilíonn iarratais gan sreang pacáistí beaga lorg de ghnáth, ní mór feistí cosanta a phacáistiú i bpacáistí SOT, MSOP, agus QSOP, atá níos iomaíche ná réitigh scoite (Fíor 3).
Ní mór cosaint ESD a bharrfheabhsú aird a thabhairt ar dhearadh agus ar shuiteáil an bhoird chuaird. Gcéad dul síos, íoslaghdaigh an ionduchtacht seadánacha idir pointe iontrála Pulse ESD agus an líonra cosanta dé-óid (Fíor 4). Cuirfidh an ionduchtacht seadánacha in aghaidh athruithe tapa ar an sruth cuisle ESD, rud a ligeann don sruth ESD a théann isteach sa líonra dé-óid sreabhadh isteach sa ghléas cosanta. Maidir leis seo, ba cheart don dearthóir an líonra dé-óid a chur idir an inductor agus an gléas cosanta, rud a fheabhsaíonn feidhmíocht cosanta ESD ar dhá bhealach: seasann an inductor athruithe tapa ar an sruth agus scaipeann sé le himeacht ama, ag laghdú buaic reatha; ESD Cuirtear iallach ar na bíoga dul tríd an líonra dé-óid ar dtús, agus ní théann ach codán beag de na bíoga isteach i bhfeistí ina dhiaidh sin.
Seo a leanas méarchlár esd gan sreang, luch esd gan sreang, strap láimhe esd gan sreang:
