Esd защита: ESD-защита от электростатического разряда — ЛТО

Отечественные стандарты: ESD-защита

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ

— ГОСТ IEC 61340-5-1-2019 Электростатика. Защита электронных устройств от электростатических явлений.  Общие требования

– ГОСТ IEC TR 61340-5-2-2021 Электростатика. Защита электронных устройств от электростатических явлений.  Руководство по применению

– ГОСТ Р 53734.2.3-2010 Электростатика. Часть 2.3. Методы определения электрического сопротивления  твердых плоских материалов, используемых с целью предотвращения накопления  электростатического заряда

– ГОСТ IEC 61340-4-1-2017 Электростатика. Часть 4.1. Методы испытаний для прикладных задач.  Электрическое сопротивление напольных покрытий и установленных полов

– ГОСТ IEC 61340-4-3-2020 Электростатика. Часть 4.3. Методы испытаний для прикладных задач.  Обувь

– ГОСТ IEC 61340-4-5-2020 Электростатика. Часть 4.5. Методы испытаний для прикладных задач.

Методы оценки  электростатических свойств обуви и напольного покрытия в комбинации с человеком

– ГОСТ IEC 61340-4-6-2019 Электростатика. Часть 4-6: Методы испытаний для прикладных задач.  Антистатические браслеты

 – ГОСТ IEC 61340-4-7-2020 Электростатика. Часть 4-7. Методы испытаний для прикладных задач.  Ионизация 

 – ГОСТ IEC 61340-4-8-2017 Электростатика. Часть 4-8. Методы испытаний для прикладных задач.  Экранирование разрядов. Пакеты

 – ГОСТ IEC 61340-4-9-2021 Электростатика. Часть 4-9. Методы испытаний для прикладных задач.  Одежда 

– ГОСТ Р 53734.2.1-2012 Электростатика. Часть 2.1. Методы испытаний.  Способность материалов и изделий рассеивать электростатические заряды

 – ГОСТ Р 53734.2.2-2012 Электростатика. Часть 2.2. Методы испытаний.  Способность материалов накапливать электростатические заряды

– ГОСТ Р 53734.3.1-2013 Электростатика. Методы моделирования электростатических явлений.

  Электростатический разряд. Модель человеческого тела

– ГОСТ Р 53734.3.2-2013 Электростатика. Методы моделирования электростатических явлений.  Электростатический разряд. Модель механического устройства

 – ГОСТ Р 53734.5.3-2013 Электростатика. Защита электронных устройств от электростатических явлений.  Требования к упаковке изделий, чувствительных к электростатическим разрядам 

– ГОСТ Р 53734.1-2014 Электростатика. Часть 1. Электростатические явления.  Физические основы, прикладные задачи и методы измерения

– ГОСТ Р 53734.4.10-2014 Электростатика. Часть 4-10. Методы испытаний для прикладных задач.  Измерение сопротивления по двум точкам

– ГОСТ IEC 61340-4-4-2020 Электростатика. Часть 4-4. Методы испытаний для прикладных задач.  Мягкие контейнеры для сыпучих материалов. Классификация по электростатическим свойствам

 – ГОСТ Р 53734.4.2-2015 Электростатика. Часть 4–2. Методы испытаний для прикладных задач.   Электростатические свойства одежды

В соответствии с требованиями действующих стандартов ГОСТ IEC 61340-5-1-2019 , ГОСТ IEC TR 61340-5-2-2021 и ГОСТ Р 53734.5.6-2021 для проверки соответствия установленных предметов ESD-защиты должен ежегодно проводиться ESD-аудит.

Стандарты допускают проведение ежегодных внутренних ESD-аудитов силами обученных ответственных сотрудников – ЭСР-координаторов  с помощью приборов Мониторинга и аудита или ежегодный внешний ESD-аудит сторонней организацией.

← Другие стандарты

Советы по защите от ESD | hardware

ESD в переводе означает Electrostatic Discharge, т. е. электростатический разряд. Он происходит в момент уравнивания разности потенциалов между двумя проводниками, и может необратимо повредить чувствительные электронные схемы. В этой статье приведены причины возникновения ESD и способы защиты от него (использовался перевод статей [1, 2]).

[Откуда берется ESD?]

Что такое ESD

Статическое электричество представлено дисбалансом положительного и отрицательного зарядов, которые могут накапливаться на поверхности объекта.

Простой электроскоп, показывающий наличие статического электричества (автор D. Mohan Kumar):

Неожиданное перетекание зарядов при уравнивании потенциалов называется электростатическим разрядом (ElectroStatic discharge, ESD), и это событие может негативно повлиять на работоспособность электронных схем, особенно тех, которые используют полевые транзисторы (FET, MOSFET), микросхемы CMOS и микропроцессоры. Однако не стоит успокаиваться тем, кто применяет биполярные транзисторы и микросхемы TTL. На своей практике я помню несколько случаев выгорания логики серии К155 от статического электричества! Боятся статики все компьютерные компоненты — карты SD, жесткие диски, платы расширения PCI, мониторы.

ESD визуально наблюдается как синяя искра, между поверхностями токопроводящих объектов. Иногда эту искру можно не заметить, но все равно электрический разряд потенциально может повредить чувствительные полупроводники. Статическое электричество чаще всего накапливается в сухом климате, особенно в зданиях централизованного отопления, и особенно частот рядом с фотокопировальными машинами (ксероксами). Статический заряд может быть очень значительным в помещении с низкой влажностью, когда техника кондиционирования работает не надлежащим образом. Обычно отрицательный заряд накапливается возле пола, а положительный на некоторой высоте от него. Устранение статических зарядов может быть реализовано с помощь ионизации и увлажнения воздуха, а также правильно организованной вентиляции.

Тело человека. Ваше тело не только проводник электростатики, оно настоящий генератор ESD. Помните игру в школе, когда Вам установили новую мебель, и обнаружилось, что когда елозишь попой на стуле, тело электризуется? Можно было подойти к однокласснику и испугать его прикосновением разряда ESD. Иногда при этом можно было заметить искру электрического разряда! Конечно, такой разряд не сулит электронике ничего хорошего.

Обе ваши руки электрически соединены друг с другом, и можно безопасно перекладывать электронные компоненты из одной руки в другую. Однако реальная проблема возникает при передаче электроники от одного человека к другому, а также когда человек, который держит в руке плату, пытается установить её в какой-либо электронный прибор.

Питающая сеть 220V. Питающая сеть также может создавать потенциалы напряжения, которые могут повредить электронику. Такое напряжение тоже часто относят к ESD, и оно также опасно.

Причина возникновения нежелательного потенциала кроется в наличии сетевых фильтров на стороне входа напряжения питающей сети 220V. Этими фильтрами оснащено практически любое электронное оборудование, получающее питание от сети — осциллографы, генераторы, частотомеры, мониторы, микроволновые печи, холодильники. Пример схемы сетевого фильтра:

Вот так могут выглядеть подобные сетевые фильтры снаружи и внутри:

Конденсаторы фильтра уменьшают проникновение высокочастотных помех из питающей сети в электронику и обратно. Однако тот факт, что они также соединяют сеть 220V с общей шиной (земля, GND) электронных приборов, может привести к проблемам, если общая шина по какой-то причине не заземлена.

Обратите внимание на конденсаторы C3 и C4 в примере схемы фильтра. Эти конденсаторы создадут переменное напряжение около 110V между шасси питаемого устройства и шиной земли или нейтрали, если по какой-то причине точка соединения C3 и C4 не заземлена.

Почему при отсутствии заземления сетевой фильтр может создавать проблемы. Известно, что современные шнуры трехпроводные, и коннектор на шнуре имеет 3 контакта. Один провод и контакт специально выделен для заземления, он уравнивает шасси прибора с общим потенциалом. Вот так выглядит нормально работающая схема питания:

В этом примере показаны два устройства:

Устройство 1. Заземленный компьютер, где программист пишет и отлаживает программу.
Устройство 2. Разрабатываемый прибор, который питается от заземленного источника питания.

Программист отлаживает программу, передавая её через USB и адаптер JTAG в отлаживаемое устройство. Иногда программисту требуется перетыкать кабель JTAG. Если сетевые кабели 220v обеспечивают надежный контакт с землей, то обычно проблем не возникает. В момент подключения коннектора JTAG к отлаживаемому устройству они изначально имеют друг относительно с другом безопасный для электроники потенциал. Здесь земли обоих устройств GND1 и GND2 соединены через сетевую вилку, и поэтому коннекторы JTAG папа и мама получают друг относительно друга безопасный, близкий к нулю потенциал.

Но может возникнуть и опасная ситуация, когда по какой-то причине устройство 1 или устройство 2 (или даже они оба) не заземлены. Это обычная ситуация в случае некачественного сетевого кабеля, или если он подключен в розетку, которая не имеет заземления. Для примера предположим, что общий провод устройства 1 не соединен с землей. Тогда между контактами коннектора JTAG (он через USB подключен к компьютеру, т. е. устройству 1) и отлаживаемым устройством может образоваться опасное напряжение около 110V переменного тока:

Если по какой-то причине в момент подключения коннектора JTAG соединится не контакт земли, а сигнальный провод (любой из сигналов TCK, TDI, TDO, TMS) то через него потечет опасный ток, который может повредить как микроконтроллер, где отлаживается программа, так и адаптер JTAG.

Для устранения подобных ситуаций применяют выделенное, специально организованное соединение между землей компьютера и землей отлаживаемого устройства. Это самый простой и надежный способ. Также иногда дополнительно используют адаптеры JTAG с гальванической изоляцией интерфейса.

[Защита от ESD]

Вот несколько общих принципов защиты от ESD, по мере уменьшения их значимости. Они могут применяться как по отдельности, так и совместно, для усиления эффекта:

1. Предварительное уравнивание потенциалов в безопасной для электроники цепи.
2. Ограничение тока разряда с ограничением напряжения разряда на чувствительной цепи.
3. Изоляция.

Идеально организованное рабочее место, обеспечивающее защиту электроники от ESD:

Если Вы понимаете, как реализовываются эти принципы на практике, то дальше можно не читать, нужно только создать все условия, которые будут гарантировать минимум риска появления ESD и их вредного воздействия.

[Уравнивание потенциалов]

Вот меры, которые помогут снять потенциал ESD еще до того, как разряд доберется до электроники:

1. Поддержание в помещении оптимальной влажности, применение кондиционеров и ионизаторов воздуха.
2. Антистатическая обработка мебели и одежды.
3. Применение антистатических матов и браслетов на рабочем месте.
4. Заземление всего, что только возможно.
5. Поддержание в идеальном рабочем состоянии заземления питающей сети 220V и кабелей подключения к ней.
6. Антистатическая упаковка.
7. Соблюдение некоторых правил при передаче электроники с места на место.
8. Применение специальных коннекторов, обеспечивающих гарантированное первое подключение шины земли.

Несколько простых правил манипуляций с электронными компонентами, которые помогают защититься от ESD:

• Берите электронное устройство в руки (транзистор, микросхема, печатная плата, модуль) только после того, как будете уверены, что между этим электронным компонентом и Вами нет электрического потенциала. Уровнять потенциалы можно в безопасном для электронного компонента месте — сначала нужно коснуться электростатического мата, на котором компонент лежит, или электростатического пакета. Если это печатная плата, то предварительно коснитесь шины земли на ней. Эти правила помогут предварительно уравнять потенциалы между Вами и компонентом в безопасном месте, после чего можно переносить компонент и совершать с ним какие-то действия.

• При передаче электронного компонента от человека к человеку сначала коснитесь кожи человека, и только потом передавайте ему компонент. Первое прикосновение гарантирует уравнивание потенциала в безопасном для электроники месте.

• Следует принять меры предварительного уравнивания потенциала жала паяльника и монтируемой конструкции. Это можно сделать с помощью заземления жала паяльника и паяемой конструкции. Паяльные станции имеют для этой цели специальное гнездо или клемму. Однако наглухо заземленное жало паяльника может быть менее безопасно, чем совсем не заземленное. Подключайте заземление через последовательный резистор порядка 100 кОм .. 1 МОм. Идеальный вариант, когда жало и монтируемая плата соединены друг с другом проводом с последовательным резистором 100 кОм .. 1 МОм. И конечно, на паяемой конструкции должно отсутствовать питание.

• Синтетические коврики на полу могу генерировать заряд. Избегайте их на рабочем месте, или используйте специальные антистатические коврики и маты.

• Электронно-лучевые трубки (используемые в старых моделях осциллографов и мониторов) могут быть опасны, так как они питаются от высокого напряжения и могут создавать электрические заряды на экране. Держите чувствительные к ESD компоненты на безопасном расстоянии от экрана, и избегайте касаний экрана.

Паяльные станции. Имейте в виду, что многие старые паяльные станции, и даже некоторые современные, имеют клеммы заземления, которые накоротко соединены с жалом паяльника. Вот очень качественный современный паяльник TS100 с клеммой заземления, которая имеет нулевое сопротивление с жалом паяльника:

Сопротивление между клеммой заземления и жалом можно просто проверить с помощью мультиметра — на моей паяльной станции мультиметр показывает 4. 41M (это нормально). Если сопротивление слишком мало, то нужно добавить последовательно с подключением заземления резистор 1 МОм.

Если этого не сделать, то короткое заземление через жало паяльника, когда случайно начали паять находящееся под питанием устройство, может повредить его электронную схему. Это событие не связано с ESD, однако оно тоже опасно. Включенный последовательно с заземлением резистор избавит Вас от подобных проблем.

Изоляция паяльника. Оригинальное решение, которое хорошо работает в случае использования электростатических коврика и браслета, или надежного соединения паяемого устройства с клеммой заземления паяльной станции. Паяльник TS100, работающий от аккумуляторной батареи:

[Обеспечение первого подключения шины земли]

Некоторые коннекторы устроены таким образом, что некоторые штырьки у них длиннее. Обычно длинные штырьки используются для подключения провода земли (GND), иногда и питания. Это сделано специально, чтобы при соединении, когда разъем входит в ответную часть, сначала соединялись и уравнивали свой потенциал цепи с длинными контактами, и только потом соединялись сигнальные цепи. Получается возможность реализовать горячее подключение, когда устройство находится под током и работает.

Хороший пример таких коннекторов — Serial ATA, и широко известный в быту штепсель USB Type A:

 

Контакты, справа налево: красный +питания (VBUS), белый -DATA, зеленый +DATA, черный GND.

[Ограничение тока разряда]

К этому способу защиты относят ESD-фильтры и защитные цепи, состоящие из резистора и двух диодов.

ESD-фильтры, EMI-суппрессоры. Выпускаются интегральные фильтры и подавители помех. Некоторые из них имеют встроенные ограничители напряжения (варисторы, диоды), которые снижают риск повреждения от импульса статического электричества [3].

Защитные цепи. Последовательно включенный резистор и цепочка из диодов защищают сигнальную цепь от перенапряжения. Уровень напряжения на сигнальной шине не может опуститься значительно ниже GND (в этом случае ток пойдет через диод D2) и подняться выше уровня напряжения питания Vcc (в этом случае ток пойдет через диод D1).

[Ссылки]

1. Tips on Electrostatic Discharge (ESD Protection) site:electroschematics.com.
2. Static Electricity and Precautions site:electroschematics.com.
3. ESD (Electrostatic Discharge) Protective Devices site:murata.com.

Технология защиты цепей Semtech | Semtech

Защита цепи Предоставление решений ESD

Современные электронные устройства поддерживаются широким набором высокопроизводительных интегральных схем и интерфейсов приемопередатчиков данных (USB, HDMI, LVDS, Ethernet и т. д.). Поскольку потребители требуют электроники с более высокими характеристиками в меньших форм-факторах, чипы, обеспечивающие эти продукты, также масштабируются до меньших геометрических размеров процесса. С каждым последующим поколением ИС, достигающим все меньших форм-факторов и, следовательно, меньших технологических узлов, эти устройства демонстрируют повышенную уязвимость к повреждению или защелкиванию из-за угроз электростатического разряда (ЭСР).

Для адекватной защиты современных электронных систем от разрушительного воздействия перенапряжения, вызванного электростатическим разрядом, необходимы устройства защиты от электростатического разряда на уровне системы. На протяжении более трех десятилетий Semtech является лидером на рынке высокопроизводительных решений для защиты от электростатических разрядов и переходных напряжений для защиты самых передовых интерфейсов данных на рынке для промышленных, телекоммуникационных и автомобильных приложений.

ПРОДУКТЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПРОСМОТРА

Что такое электростатический разряд?

Электростатический разряд — это природное явление, возникающее, когда электроны на поверхности материалов перераспределяются — либо из-за индукции, либо из-за трибоэлектрического заряда — таким образом, что создается дисбаланс заряда и, следовательно, электрическое поле. Когда статическое электрическое поле становится достаточно сильным, заряды будут стремиться к равновесию через разность потенциалов, и может произойти сильный электрический разряд, известный как электростатический разряд. Эти обычные поражения электрическим током безвредны для человека, но могут иметь катастрофические последствия для субмикронных микроэлектронных устройств.

Интерфейсы, уязвимые для электростатического разряда

Защитные диоды Semtech для подавления переходного напряжения (TVS) защищают интерфейсы данных от повреждения или блокировки, вызванной электростатическим разрядом, молнией и другими разрушительными переходными процессами напряжения. Наши защитные устройства отличаются низким напряжением фиксации, малой емкостью и малым током утечки.

Являясь лидером на рынке защиты интерфейсов данных, устройства Semtech TVS защищают все ключевые порты данных и чувствительные к электростатическому разряду сенсорные точки, обычно встречающиеся в электронных системах. Вот лишь несколько примеров из множества портов данных, которые защищает наш портфель продуктов для защиты от электростатического разряда.

  • Антенна
  • Аудио
  • Ethernet
  • HDMI
  • HD-SDI
  • Клавиатура
  • ЛВДС
  • РС-232
  • RS-485
  • SD-карта
  • USB 2.0
  • USB 3.x
  • Vbus
  • xDSL

Как выбрать устройство защиты от электростатического разряда

Выбор правильного устройства защиты цепи является важной и часто важной задачей. Защита от электростатического разряда должна быть рассчитана не только на переходные процессы, электрические параметры устройства электростатического разряда также не должны создавать нежелательных проблем с целостностью сигнала на интерфейсе данных. Хорошая защита от электростатического разряда обычно характеризуется очень малым временем отклика, низким рабочим напряжением и напряжением фиксации, малым током утечки и малой емкостью. Диоды Semtech TVS имеют сложную конструкцию, чтобы быть надежными, выдерживать высокие пиковые токи электростатического разряда и стабильно работать на протяжении всего срока службы компонента.

Устройства марки Shield компании Semtech предлагают проверенные решения по защите TVS для защиты определенных интерфейсов данных (USB, HDMI, Ethernet и т. д.) от разрушительного воздействия электростатического разряда, перенапряжения и других угроз переходных процессов перенапряжения. Устройства защиты TVS серии Shield оптимизированы для обеспечения надежной защиты этих интерфейсов, что позволяет разработчикам систем быстрее выходить на рынок, превышая самые строгие отраслевые требования к электромагнитной совместимости.

TVS-диоды (устройства защиты от электростатического разряда)

  1. ДОМ
  2. Электронные компоненты
  3. Продукты для шумоподавления / Фильтры подавления электромагнитных помех / Диоды TVS (устройства защиты от электростатического разряда)
  4. Диоды TVS (устройства защиты от электростатического разряда)
9Диоды TVS 0002 (устройства защиты от электростатического разряда) используются для предотвращения поломки или неправильной работы электронного оборудования из-за электростатического разряда. При использовании TVS-диодов электростатический разряд высвобождается через TVS-диоды до того, как он попадет в микросхему или электрическую цепь и повредит их. Например, если электростатический разряд проник внутрь устройства через USB-разъем, устройство может быть защищено диодом TVS.
Murata предлагает размеры 0,4 мм x 0,2 мм (размер 0402), 0,6 мм x 0,3 мм (размер 0603) и 1,0 мм x 0,6 мм (размер 1006) для защиты широкого спектра приложений от линий электропередач до высокоскоростных линий передачи. .

Ассортимент продукции

  • Серия LXES T

    Диоды TVS из кремния

Что такое диоды TVS?

Функции, необходимые для диодов TVS

Отсутствие проблемы с электростатическим разрядом
Изолировано от GND с управляющим напряжением ИС.

Электростатический разряд
Проводит с GND и выдает высокое напряжение на GND.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *