Praxiswissen: Electronic Discharge (ESD)

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Aus ELVjournal 01/2011     0 Kommentare
 Praxiswissen: Electronic Discharge (ESD)

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ESD (Electrostatic Discharge), zu Deutsch „elektrostatische Entladung“, ist ein in der Elektronik hinreichend bekanntes Problem, das beträchtliche Schäden verursachen kann, wenn man ihm nicht von vornherein bei Konstruktion bzw. Schaltungsentwurf begegnet. Anhand eines Entwicklungsbeispiels wollen wir im Rahmen unserer Artikelserie zeigen, wie sich ESD auf elektronische Geräte auswirkt und wie man Schäden und Fehlfunktionen durch geeignete und meist sehr einfach realisierbare Maßnahmen vermeiden kann.

"Beschuss" mit Kilovolt

Elektrostatische Entladungen können überall da auftreten, wo sich hohe Spannungsdifferenzen aufbauen. Ein typisches Beispiel ist die durch Reibung der Kleidung auf dem Autositz erzeugte Ladung, die sich bei Berühren der Autokarosserie schlagartig (schmerzhaft) entlädt und meist zu einem Schreck führt. Diesen Effekt erleben wir auch im Haus durch die Reibung verschiedener Textilien. Per se ist der Mensch immer mit einem relativ hohen Potential aufgeladen, was sich im Alltag nur selten bemerkbar macht, da er eine Entladung erst ab einer Höhe von mehreren Kilovolt als eine solche spürt. Gefährlich wird diese Ladung für elektronische Geräte und Bauteile, die nicht ausreichend gegen den Einfluss der mehrere Kilovolt erreichenden Entladungsspannungen gesichert sind. Berührt man solch ein empfindliches Bauteil, typisch und aktuell stehen hierfür z. B. weiße LEDs, kann es durch die Ableitung zerstört werden. Das betrifft auch ungesicherte Schaltungseingänge, z. B. Sensor- oder Schalteingänge, die auf Transistoren oder Schaltkreise führen, die ja relativ geringe Sperrspannungen aufweisen. Diese werden durch ESD um das Vielfache überschritten.
Bei Transport und Lagerung empfindlicher Bauteile kann man ebenso technische Schutzmaßnahmen treffen wie beim Umgang damit, bei Produktion oder Service. Stichwörter hierzu sind ESD-gerechte Verpackungen und ESD-gerechter Arbeitsplatz. Im Betrieb jedoch ist ein elektronisches Gerät auftretenden Entladungen (ESD) schutzlos ausgesetzt, falls man keine schaltungstechnischen und konstruktiven Maßnahmen getroffen hat, z. B. die genannten Eingänge abzusichern. Wie einfach das mitunter ist, wenn man das Problem erkannt hat, soll unser Beispiel zeigen. Es handelt sich hierbei um den in diesem ELVjournal vorgestellten Tiefentladeschutz für Blei-Akkus TES 12. Der fiel während der Entwicklungsphase bei der ersten ESD-Prüfung dadurch auf, dass die Schaltschwelle durch direkte ESD-Einwirkung auf den Anschluss „+Bat“ verändert werden konnte, was nicht zulässig ist. Wie läuft solch eine Prüfung ab?

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