123_124.PDF

P O D Z E S P O Ł Y

Powaønym problemem wystÍpuj¹cym w†sprzÍcie

elektronicznym jest zjawisko wy³adowania

elektrostatycznego ESD (Electrostatic Discharge), mog¹ce

w†kraÒcowych przypadkach doprowadziÊ do jego

trwa³ego uszkodzenia lub spowodowaÊ b³Ídy

w†przesy³anych danych.

W†artykule przedstawiamy krÛtki przegl¹d elementÛw

produkowanych przez firmÍ Littelfuse, ktÛre

minimalizuj¹ niebezpieczeÒstwo uszkodzeÒ sprzÍtu

elektronicznego.

Wy³adowanie ESD - co to

jest?

Wy³adowanie elektrostatyczne ESD jest

to przeskok ³adunku elektrycznego miÍ-

dzy dwoma obiektami. Typowym przy-

k³adem jest wy³adowanie jakiego do-

úwiadczy osoba, ktÛra przejdzie po pod-

³odze wy³oøonej wyk³adzin¹ syntetyczn¹,

a†nastÍpnie dotknie klamki metalowych

drzwi lub innego metalowego, uziemio-

nego przedmiotu ( rys. 1 ). W†momencie

dotyku nast¹pi przeskok ma³ej iskry

i†moøna us³yszeÊ cichy trzask.

Zjawisko ESD rozpoczyna siÍ w†momen-

cie generowania elektrycznoúci statycznej.

Gdy jeden materia³ (np. podeszwy butÛw)

dotyka innego materia³u (wyk³adzina pod-

³ogowa), po ich oddzieleniu wytworzy siÍ

rÛønica potencja³Ûw elektrycznych. Elektro-

ny z†wyk³adziny pod³ogowej ìprzechodz¹î

na zewnÍtrzn¹ powierzchniÍ cz³owieka, co

powoduje przewagÍ na pod³odze ³adunkÛw

dodatnich. Poziom elektrycznoúci statycz-

nej, wzrasta do wartoúci maksymalnej, jeúli

wczeúniej nie nast¹pi zetkniÍcie siÍ cz³o-

wieka z†powierzchni¹ posiadaj¹c¹ przeciw-

ny ³adunek elektryczny.

Zjawisko ESD rÛøni siÍ od innych zna-

nych przypadkÛw przepiÍÊ (przepiÍcie

udarowe, przepiÍcie ³¹czeniowe) tym, øe

czas powstania zjawiska od zera do mak-

simum jest bardzo krÛtki. Nie przekracza

on 1†ns. Przy innych przypadkach prze-

piÍÊ czas ten dochodzi do mikrosekundy.

MiÍdzynarodowa Komisja Elektrotechnicz-

na (IEC) opracowa³a model zjawiska ESD

dotycz¹cy cz³owieka ( rys. 2 ). Model ten

zosta³ wykorzystany w†testach IEC, aby

okreúliÊ, na ile systemy (komputery, sieci

teleinformatyczne, telefony komÛrkowe

itp.) s¹ wraøliwe na zjawisko ESD.

SzkodliwoúÊ zjawiska ESD

Dla cz³owieka zjawisko ESD jest tylko

nieprzyjemnym, chwilowym odczuciem,

nie powoduj¹cym øadnej fizycznej szkody.

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

Fot. 4

Elektronika Praktyczna 6/2002

123

P O D Z E S P O Ł Y

Fot. 5

Fot. 7

wych, komputerÛw i†innego rodzaju

sprzÍtu elektronicznego.

Jeúli zjawisko ESD wyst¹pi w†systemie

elektronicznym moøe to spowodowaÊ:

- CzÍúciowe zniekszta³cenie strumienia

danych lub zak³Ûcenia pracy systemu.

Jest to stan chwilowy, ktÛry moøna usu-

n¹Ê koryguj¹c dane lub pracÍ systemu.

- Element elektroniczny wchodz¹cy

w†sk³ad systemu jest czÍúciowo uszko-

dzony z†powodu ukrytej wady, ale na-

dal dzia³a poprawnie. Przy wyst¹pie-

niu zjawiska ESD nast¹pi przedwczes-

ne uszkodzenie systemu.

- Nast¹pi trwa³e uszkodzenie elementu

operacyjnego systemu. Wynikiem tego

moøe byÊ, np. przebicie z³¹cza, topnie-

nie po³¹czeÒ, itp. Tego rodzaju uszko-

dzeÒ naleøy szczegÛlnie unikaÊ.

Kaødy z†tych przypadkÛw wymaga sto-

sowania odpowiednich zabezpieczeÒ.

SzczegÛlnie odnosi siÍ to do przypadku

wymienionego w†ostatnim punkcie.

Fot. 8.

Fot. 6

Warystory MLV s¹ zbudowane z†warstw

elektrod metalowych i†ceramicznych z†na-

³oøonym tlenkiem cynku. Jeúli nie ma za-

k³ÛceÒ, elektroda ceramiczna pokryta

tlenkiem cynku dzia³a jak izolator. Przy

wzroúcie napiÍcia, gdy wyst¹pi przepiÍ-

cie o†duøej wartoúci, granice ziaren krysz-

ta³kÛw tlenku cynku zmieniaj¹ rezystan-

cjÍ z†wysokiej na ma³¹. W†ten sposÛb

przepiÍcie zostanie ìzwarteî z†zabezpie-

czanej linii do masy zasilania. Elementy

MLV s¹ najskuteczniejsze w†t³umieniu

ESD. Wykorzystuje siÍ je do ochrony

elektroenergetycznych linii sterowania

i†linii transmisji danych. Do grupy tej na-

leø¹ warystory typu MLA, MLE, MHS

i†MLN. Ich pojemnoúÊ wynosi 3...4,5pF,

napiÍcie pracy 3,5...120VDC.

Krzemowe matryce diodowe serii SP72x

i†SP05xx stosuje siÍ do zabezpieczania li-

nii sterowania, linii przesy³ania danych.

Ich pojemnoúÊ wynosi odpowiednio 3...5

pF i†3...39 pF. NapiÍcie pracy dla SP72x

wynosi 35VDC, a†dla SP050 do 5,5VDC.

Polimerowe elementy t³umi¹ce ( Pulse-

Guard Suppressors ) rÛøni¹ siÍ od omÛ-

wionych wyøej tym, øe moøna je stoso-

waÊ jedynie do zabezpieczeÒ przed zja-

wiskiem ESD. Zastosowany w†uk³adzie

polimer nie moøe pracowaÊ przy wiÍk-

szym poziomie energii, np. przy wyst¹-

pieniu fali udarowej. Uk³ady te posiadaj¹

najniøsz¹ pojemnoúÊ 0,050 pF. NapiÍcie

pracy wynosi 24VDC. Stosuje siÍ je w†li-

niach sterowania i†przesy³ania danych.

Inaczej jest w†przypadku aparatury elekt-

ronicznej. ESD nie stanowi niebezpieczeÒ-

stwa dla cz³owieka, ale pr¹d i†napiÍcie po-

wstaj¹ce w†wyniku ESD mog¹ powodowaÊ

zak³Ûcenia w†pracy sprzÍtu elektroniczne-

go lub trwa³e jego uszkodzenie.

Przyk³adowo technik montuj¹cy sieÊ

komputerow¹, wskutek przesuwania lub

³¹czenia sprzÍtu elektronicznego z†prze-

wodami, moøe nieumyúlnie spowodowaÊ

wy³adowanie ESD ( rys. 3 ). Zjawisko ESD

nie stanowi zagroøenia, jeúli wy³adowanie

nast¹pi przez obudowÍ metalow¹ sprzÍtu.

W†tym przypadku pr¹d ESD przep³ynie

z†chassis do uziemienia obudowy. Gorzej

jest, gdy pr¹d ESD zostanie skierowany

na magistralÍ sygna³ow¹ systemu. W†tym

przypadku pr¹d i†napiÍcie ESD mog¹

uszkodziÊ uk³ady scalone systemu.

Uk³ady scalone s¹ zabezpieczone przed

napiÍciem ESD do 2000V. Cz³owiek na-

tomiast moøe wygenerowaÊ napiÍcie ESD

do 15000V. Ten poziom napiÍcia moøe

uszkodziÊ uk³ady scalone.

Problem wy³adowaÒ ESD dotyczy rÛw-

nieø uøytkownikÛw telefonÛw komÛrko-

Metody skutecznego

rozwi¹zania problemu ESD

Littelfuse wyszed³ naprzeciw potrze-

bom konstruktorÛw sprzÍtu elektronicz-

nego. Firma przedstawi³a bogat¹ ofertÍ

produktÛw, ktÛrych zastosowanie sku-

tecznie likwiduje zjawisko ESD. Oferta

zawiera trzy grupy produktÛw:

- Wielowarstwowe warystory MLV ( Mul-

tiLayer Varistors ) - fot. 4 ,

- Krzemowe matryce diodowe SP72x

i†SP050x - fot. 5 , 6 i† 7 ,

- Polimerowe elementy t³umi¹ce ( Pulse-

Guard Suppressors ) - fot. 8 .

Podsumowanie

W†artykule zasygnalizowano jedynie moø-

liwoúci oferowane przez produkty firmy Lit-

telfuse, bez wg³Íbiania siÍ w†technologiÍ ich

produkcji, jak rÛwnieø w†parametry tech-

niczne. Szersze informacje na ten temat

znajduj¹ siÍ w†katalogach i†ulotkach (wybra-

ne materia³y techniczne publikujemy na CD-

EP6/2002B). Pomocny w†doborze w³aúciwej

rodziny elementÛw moøe byÊ takøe rys. 9 .

Zbigniew Szczerbowski, EKOL

Dodatkowe informacje

Artyku³ powsta³ na bazie materia³ów firmy

Littelfuse.

Rys. 9

Dodatkowe informacje s¹ dostêpne:

-na p³ycie CDEP6/2002B,

-w Internecie pod adresem www.littelfuse.com,

-u przedstawiciela firmy Littelfuse: Ekol, tel. (22)

864-73-56, e-mail: fuses@poczta.onet.pl.

124

Elektronika Praktyczna 6/2002

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: