ESD 耐性の設計について話しましょう

導入

この短い記事は、コンプライアンス エンジニアリングの分野に慣れておらず、静電気放電 (ESD) イベントの影響を受けない製品を設計するプロセスをより深く理解したい人を対象としています。 人によっては、設計プロセスをどこから始めればよいかわからない、あるいは ESD 耐性イベントに完全に耐性のある製品の開発に伴う主要な課題や問題についてよく知らない人もいるかもしれません。 読者の皆様には、この情報を取り上げ、この非常に重要で、しばしば避けられない主題について自分の知識を集めるための出発点として使用することをお勧めします。

注: この記事では、ESD 耐性の設計について説明しますが、ESD 耐性テストについては説明しません。 ESD テストと ESD シミュレータの使用について説明した簡単な記事については、参考文献 1 を参照してください。 ESD 耐性テストは、IEC 61000-4-2、MIL-STD-461G CS118、ISO 10605、ANSI C63.16、RTCA/DO-160 などの規格で詳しく説明されています。

ESD耐性製品の開発タイミング

常に可能というわけではありませんが、製品開発における事前の初期設計作業の一環として、ESD 耐性と ESD 保護の設計を考慮することは非常に重要です。 製品開発サイクルの終わりには、接地方式、シャーシ設計、プリント基板 (PCB) レイアウト、ソフトウェア/ファームウェア構造、生産要件などの設計の重要な要素がすでに固まっています。 予想される ESD 問題に対する解決策は、プロジェクトの最後に追加するよりも、設計がまだ流動的な製品開発サイクルの開始時に実装する方が、はるかに簡単で効果的で、コストも低くなります。 ESD 問題への取り組みは、多くの場合、システム レベルのアプローチに従います。 したがって、システムの大部分がすでに固まっている場合、設計者が利用できる最も実用的なソリューションは少なくなり、実用性が低く、より複雑になり、実装がはるかに困難になります。

プロのヒント:ノイズ関連の問題を解決したり、あらゆる種類の電磁両立性 (EMC) 耐性やエミッション テストに合格しようとする場合、通常、最も実用的でシンプルなソリューションを早期に導入することが成功の鍵となります。 できるだけ早く設計プロセスを開始します。 動作するプロトタイプが入手可能になったらすぐに EMC/ESD テストを実行することで、設計のフィードバック ループを短縮します。

ESDイミュニティガイドラインの基本設計

上記のシステム全体のアプローチが、ESD 問題を防止および軽減する唯一の方法ではない可能性があります。 ただし、経験に基づいて、これが最も効果的な方法であることが証明されています。 このアプローチとそれに続くガイドラインに従えば、どのような設計でも ESD 耐性要件を確実に満たすことができます。 特定の製品には特定の設計上の制約があるため、この記事で説明されているすべてのガイドラインを 100% 実装できるわけではないことに注意してください。 これらの設計上の制約は、製品ごと、企業ごとに異なります。 特定の製品および特定の状況ごとに ESD 耐性を達成するための方法の最適な組み合わせを決定するのは、設計エンジニアの責任です。 一例として、設計上の制約として、顧客が非シールド ケーブルのみを使用できると既に指定していることが考えられます。 したがって、製品が ESD イベントの影響を受けないようにソリューションでシールド ケーブルを使用することはできません。 設計上のもう 1 つの制約は、金属シャーシを使用する必要があることです。 この状況では、ESD 電流がエンクロージャ内に侵入するのを防ぐために、ESD 電流の経路を制御する方法を見つける必要があります。

分泌物の侵入を防ぐ

ESD に対するシステムレベルの設計の最初の部分は、エンクロージャ内部への ESD 放電の侵入を防ぐことです。 ESD イベントの発生を最初から防ぐことが最善ですが、常に可能であるとは限りません。 製品が非金属/プラスチックの筐体に収められている場合、これは簡単な作業です。

プロのヒント:ESD アークの形成が不可能な場合でも、製品は依然として近くの ESD イベントの影響を受けやすい可能性があるため、以下に説明する他のガイドラインに従う必要があります。