ওয়্যারলেস ডিজাইনের জন্য ESD সুরক্ষা

ওয়্যারলেস ডিজাইনের জন্য ESD সুরক্ষা

ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ডিসচার্জ (ESD) হল স্থির বৈদ্যুতিক শক্তির আকস্মিক, অনিয়ন্ত্রিত মুক্তি। বৈদ্যুতিক শক্তির এই স্রাব সংবেদনশীল ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের ক্ষতি করতে পারে এবং বেতার সিস্টেম ডিজাইনারদের অবশ্যই ESD সম্পর্কে সচেতন হতে হবে।

ওয়্যারলেস সিস্টেম নির্মাতারা কঠোর ESD স্পেসিফিকেশন তৈরি করছে, যা সার্কিট বোর্ড ডিজাইনারদের কাজকে আরও কঠিন করে তুলছে। বিভিন্ন ধরণের ESD মান বিদ্যমান, যা ডিজাইনের প্রচেষ্টাকে জটিল করে তোলে। আমরা দুটি সবচেয়ে সাধারণ আন্তর্জাতিক মান বিবেচনা করি: মানব দেহের মডেল HBM (হিউম্যানবডি মডেল) এবং IEC1000-4-2। প্রথম স্ট্যান্ডার্ড যোগাযোগের অবস্থার অনুকরণ করে এবং ডিভাইসে প্রয়োগ করা হয়; দ্বিতীয় মান সিস্টেম-স্তরের ESD সুরক্ষার জন্য ব্যবহৃত হয়।

ওয়্যারলেস ডিজাইনের জন্য ESD সুরক্ষা বিশেষ চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন। ESD সুরক্ষার জন্য বিভিন্ন কৌশল রয়েছে, যার প্রত্যেকটির নিজস্ব সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে। যাইহোক, ওয়্যারলেস ডিজাইনের জন্য, কর্মক্ষমতা, সার্কিট স্পেস, ওজন, বিদ্যুত খরচ এবং খরচ সবই ইন্টিগ্রেটেড ডায়োড সুরক্ষা নেটওয়ার্ক ব্যবহারের পক্ষে।

আরও, আমরা সর্বোত্তম ESD সুরক্ষা কর্মক্ষমতা পেতে ডায়োড নেটওয়ার্ক কীভাবে প্রয়োগ করতে হয় তা নিয়ে আলোচনা করব। সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা সার্কিট বোর্ডের বিন্যাসের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত যাতে ESD স্রোতগুলি সংবেদনশীল সমন্বিত সার্কিটগুলির ক্ষতি না করে সুরক্ষা ডিভাইসে প্রবেশ করতে পারে। উপরন্তু, ডায়োড সুরক্ষা নেটওয়ার্ক ব্যবহার সিস্টেমের পাওয়ার-ডাউন সমস্যার দিকে মনোযোগ দিতে হবে। অবশেষে, একটি সিস্টেমের সুরক্ষা কার্যকারিতার সাথে একটি ডিভাইসের ESD সুরক্ষা কার্যকারিতা সম্পর্কিত করার কোন সহজ উপায় নেই, তবে ডিভাইসটিকে সুরক্ষিত করার জন্য একটি ক্ল্যাম্পিং ভোল্টেজ নির্দিষ্ট করা দুটি সংযোগ করার একটি কার্যকর উপায়।

ESD স্ট্যান্ডার্ড HBMESD পরীক্ষা সাধারণত ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের জন্য ব্যবহৃত হয়, যখন IEC1000 সিস্টেমের ESD পরীক্ষাকে সংজ্ঞায়িত করে। উভয়ই বর্তমান-সীমাবদ্ধ প্রতিরোধকের মধ্য দিয়ে যাওয়া ক্যাপাসিটরের স্রাব ESD মডেল ব্যবহার করে (চিত্র 1)। পার্থক্য ডিভাইস মান আকার. HBM-এর জন্য, ক্যাপাসিটরের মান হল 100pF এবং বর্তমান সীমাবদ্ধ প্রতিরোধক হল 1500Ω। উল্লেখ্য, একই ESD ভোল্টেজের জন্য IEC1000-এর পিক ডিসচার্জ কারেন্ট HBM-এর তুলনায় প্রায় 5 গুণ বেশি। আরও, IEC1000 সরঞ্জাম পরীক্ষা করার জন্য যোগাযোগের স্রাব এবং বায়ু স্রাব পদ্ধতি ব্যবহার করে। স্ট্যান্ডার্ড পরিচিতি স্রাবের ESD ভোল্টেজকে 2kV থেকে 8kV হিসাবে সংজ্ঞায়িত করে এবং বায়ু যোগাযোগ 15kV পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে। উল্লেখ্য যে IEC1000 দ্বারা নির্দিষ্ট করা বর্তমান উত্থানের সময়টি 1ns এর কম, সুরক্ষা ডিভাইস থেকে খুব দ্রুত প্রতিক্রিয়া প্রয়োজন (চিত্র 2)। একই কারণে, একটি সিস্টেমের জন্য ESD সুরক্ষা অর্জনের জন্য বোর্ড লেআউট গুরুত্বপূর্ণ।

সুরক্ষা পদ্ধতি IEC1000-4-2 এর ESD সুরক্ষা প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে হলে, বেতার যোগাযোগ সরঞ্জামের যথাযথ সুরক্ষা প্রয়োজন। ব্যবহারকারী-ছোঁয়া এলাকা, যেমন বোতাম এবং I/O পোর্ট, ESD-এর জন্য সংবেদনশীল এবং তাই সুরক্ষা প্রয়োজন। একটি সহজ কৌশল হল যোগাযোগ লাইনে ক্যাপাসিটার স্থাপন করা যাতে ESD পালস শোষণ করা যায়, যা সিগন্যালের হার হ্রাস করে এবং ড্রাইভের বর্তমান খরচ বাড়ায়। বোর্ডে একটি স্পার্কগ্যাপ ব্যবহার করা যেতে পারে। স্পার্কগ্যাপটি ইএসডি পালস চলাকালীন ফিউজ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে এবং কারেন্টকে মাটিতে ফেলে দেওয়া হয়। যাইহোক, এই প্রযুক্তিটি একটি বড় জায়গা নেয় এবং বার্ধক্যের পরে অবিশ্বস্ত ESD সুরক্ষার কারণ হয়। MOV (metaloxidevaristor) ডিভাইসগুলি উচ্চ ভোল্টেজগুলিতে বন্ধ করা যেতে পারে এবং ধীর প্রতিক্রিয়ার সময় সহ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। যাইহোক, তাদের বৃহদাকারতা এবং বড় ক্যাপাসিট্যান্স তাদের সিগন্যাল লাইন রক্ষার জন্য অনুপযুক্ত করে তোলে এবং একটি অতিরিক্ত অসুবিধা হল তাদের বার্ধক্য বৈশিষ্ট্য।

জেনার ডায়োডগুলির জন্য, যদিও প্রদত্ত ভোল্টেজে বড় স্রোত আটকাতে সক্ষম, এটি পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স তৈরি করে যা সংকেত লাইনগুলিকে রক্ষা করার জন্য প্রয়োজন হয় না। বিপরীতে, স্থল এবং শক্তির সাথে সংযুক্ত দ্রুত, কম ক্যাপাসিট্যান্স ডায়োডগুলি একটি ভাল সমাধান। তারা বড় পিক স্রোত পরিচালনা করতে পারে, ছোট বিপরীত ফুটো স্রোত থাকতে পারে এবং ক্ষতি ছাড়াই একাধিক ESD স্ট্রাইক সহ্য করতে পারে; এটি সফলভাবে ইএসডি ডালগুলিকে সংবেদনশীল সুরক্ষা ডিভাইস থেকে দূরে সরিয়ে দেয় এবং দীর্ঘ জীবনকাল রয়েছে। যাইহোক, প্রতি গার্ড লাইনে একটি ডায়োড জোড়া প্রয়োজন। ডিভাইস প্রতি কম দাম সত্ত্বেও, মোট ইনস্টলেশন খরচ এবং প্রয়োজনীয় স্থান একটি বিভক্ত সমাধান অনুপযুক্ত করে তোলে।

উদাহরণস্বরূপ, IEEE-1284 সমান্তরাল পোর্ট রক্ষা করতে 17টি ডায়োড জোড়া প্রয়োজন। একটি একক প্যাকেজে বিভিন্ন সংখ্যক ডায়োড জোড়া একত্রিত করার ফলে একটি সর্বোত্তম সাশ্রয়ী সমাধান পাওয়া যায়।

ইন্টিগ্রেটেড ডায়োড সুরক্ষা নেটওয়ার্ক ডায়োড অ্যারের ESD সুরক্ষা নীতিটি খুব সহজ। পাওয়ার সাপ্লাই এবং গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত একটি ডায়োড জোড়া সুরক্ষিত সংকেত লাইনে যুক্ত করা হয়। স্বাভাবিক ক্রিয়াকলাপের সময়, এই ডায়োডগুলি বিপরীত পক্ষপাতী, কিন্তু ফরোয়ার্ড বায়াস ঘটে যখন সংকেত লাইনের ভোল্টেজ সংশ্লিষ্ট টার্মিনালে ভোল্টেজের চেয়ে যথাক্রমে বেশি বা কম হয়। ফরোয়ার্ড বায়াস একটি ESD পালসের সময় ঘটে, যখন ডায়োড বিদ্যুৎ সরবরাহ বা গ্রাউন্ডে কারেন্ট টানে, সুরক্ষিত ডিভাইসটি ছেড়ে যায়, যা শুধুমাত্র একটি ছোট ভোল্টেজ এবং কারেন্ট শকের শিকার হয়।

যেহেতু ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট I/O পিনগুলি 2kV HBMESD ভোল্টেজ সহ্য করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, সুরক্ষিত ডিভাইসটি এই শক্তি সহ্য করতে পারে, তবে এটি বহিরাগত ডায়োড নেটওয়ার্কে আরও কঠোর প্রয়োজনীয়তা রাখে৷ IEC1000-4-2 এর পদ্ধতি অনুসারে, এই নেটওয়ার্কগুলিকে 8kV-এর "কন্টাক্ট ডিসচার্জ" প্রতিরোধ করতে হবে। উপরন্তু, এটির পিছনে ভোল্টেজকে আটকাতে হবে যাতে ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট বা অন্যান্য প্যাসিভ ডিভাইসগুলি ক্ষতিগ্রস্ত না হয়। অবশেষে, সংকেতের কর্মক্ষমতা হ্রাস না করার জন্য, ডায়োড জোড়ার মোট ক্যাপাসিট্যান্স 5pF এর কম হওয়া উচিত।

যেহেতু ওয়্যারলেস অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সাধারণত ছোট ফুটপ্রিন্ট প্যাকেজগুলির প্রয়োজন হয়, সুরক্ষা ডিভাইসগুলি অবশ্যই SOT, MSOP এবং QSOP প্যাকেজগুলিতে প্যাকেজ করা উচিত, যা বিচ্ছিন্ন সমাধানগুলির চেয়ে বেশি প্রতিযোগিতামূলক (চিত্র 3)৷

ESD সুরক্ষা অপ্টিমাইজ করার জন্য সার্কিট বোর্ডের নকশা এবং ইনস্টলেশনের দিকে মনোযোগ দিতে হবে। প্রথমত, ESD পালস এন্ট্রি পয়েন্ট এবং ডায়োড সুরক্ষা নেটওয়ার্কের মধ্যে পরজীবী আবেশ কমিয়ে দিন (চিত্র 4)। পরজীবী ইন্ডাকট্যান্স ESD পালস কারেন্টের দ্রুত পরিবর্তনকে প্রতিহত করবে, যাতে ESD কারেন্ট ডায়োড নেটওয়ার্কে প্রবেশ করে সুরক্ষিত ডিভাইসে প্রবাহিত হতে পারে। এই বিষয়ে, ডিজাইনারকে সূচনাকারী এবং সুরক্ষিত ডিভাইসের মধ্যে ডায়োড নেটওয়ার্ক স্থাপন করা উচিত, যা দুটি উপায়ে ESD সুরক্ষা কার্যকারিতা উন্নত করে: প্রবর্তক বর্তমানের দ্রুত পরিবর্তনকে প্রতিরোধ করে এবং সময়ের সাথে সাথে ছড়িয়ে পড়ে, পিক কারেন্ট হ্রাস করে; ESD ডালগুলিকে প্রথমে ডায়োড নেটওয়ার্কের মধ্য দিয়ে যেতে বাধ্য করা হয়, এবং ডালের একটি ছোট ভগ্নাংশ পরবর্তী ডিভাইসগুলিতে প্রবেশ করে।

ওয়্যারলেস এসডি কীবোর্ড, ওয়্যারলেস এসডি মাউস, ওয়্যারলেস এসডি কব্জির চাবুক নিচে দেওয়া হল: