Cos’è una scarica elettrica e che cosa comporta sul progetto di un PCB?

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Succede spesso che in molte zone del mondo ci sia un’aria diversa, più umida. Questa caratteristica porta spesso a subire delle piccole scosse elettrostatiche dovute al clima e alla particolare carica del vento che lo rende più conduttivo.

Se invece ci si trova in aree la cui aria è più asciutta e di conseguenza più isolante le scosse sono più intense e quindi più dolorose.

Un modo molto semplice per notare questo fenomeno può essere strisciare i piedi con i calzini sulla moquette e poi nel momento in cui toccheremo un’altra persona le trasmetteremo una scarica elettrica.

Questa scarica è assolutamente innocua per l’uomo ma non si può dire lo stesso per i componenti dei circuiti elettronici i quali possono essere danneggiati anche da voltaggi così piccoli che non sarebbero notati dagli esseri umani; per questo è necessario disporre di un piano di protezione dalle scariche e dalla loro riduzione.

Cos’è un’ESD?

Una scarica elettrostatica si presenta quando due oggetti di carica differente si avvicinano tra loro oppure quando oppure se sono eccessivamente carichi e rompono il dielettrico che li isolava. Per i prodotti di consumo questo accade con l’aria a voltaggi superiori a 40 kV/cm.

Il tipo di scarica elettrostatica più comune alle persone è il fulmine e si presenta quando le nuvole e la terra creano un condensatore molto grande; un fenomeno simile, ma molto meno drammatico, si verifica quando si scuote un capo in pile o una coperta di lana di notte e si vedono delle scintille.

Tutti i circuiti stampati possono essere soggetti ad una scarica elettrostatica, nel momento in cui succede si ha un valore di tensione di picco che diminuendo, a causa della corrente di scarica, crea su tutto il PCB un campo elettromagnetico; lo scopo delle protezioni da questi fenomeni è diminuire gli effetti della scarica e del campo magnetico.

Una scarica si può creare in molto modi, ma la tipologia più comune è quando si vanno a toccare cavi, stringere pulsanti, toccare il componente …

Come proteggere la mia scheda dalle scariche elettrostatiche?

Ora arriviamo alla parte più importante, ossia come proteggere le schede dalle scariche.

La prima cosa da fare è proteggere la scheda dalle connessioni esterne facendo comunque si che l’utente possa comunque interfacciarsi con la scheda.

Accertatevi sempre che il vostro PCB abbia i connettori connessi utilizzando un punto di connessione in rame; è importante anche mantenere i punti di connessione separati dalla terra in modo che la scossa elettrica nel punto di ingresso non venga immediatamente trasferita a tutti gli altri componenti.

Ogni connessione esterna dovrebbe essere dotata di un soppressore delle tensioni transitorie per proteggere il circuito e le sue parti sensibili.

Ecco varie tecniche per ridurre il rischio di scariche:

  • Ridurre i loop del circuito
  • Utilizzare buone tecniche per il collegamento a terra
  • Minimizzare le induttanze parassite
  • Limitare la lunghezza delle tracce
  • Prova Altium Designer 2019 poiché al suo interno ci sono funzionalità che aiutano notevolmente l’utente a controllare i valori di tensione ed altri parametri necessari a ridurre la possibilità di subire scariche elettrostatiche permettendovi di dedicarvi pienamente al progetto e alla sua realizzazione tralasciando le operazioni più noiose