技术
<p>ESD静电防范常见问题及解决方案静电是人们非常熟悉的一种自然现象。静电的许多功能已经应用到军工或民用产品中，如静电除尘、静电喷涂、静电分离、静电复印等。然而，静电放电 ESD(Electro-Static Discharge)却又成为电子产品和设备的一种危害，造成电子产品和设备的功能紊乱甚至部件损坏。</p>
<p>现代半导体器件的规模越来越大，工作电压越来越低，导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。ESD对于电路引起的干扰、对元器件、CMOS电路及接口电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。电子设备的ESD也开始作为电磁兼容性测试的一项重要内容写入国家标准和国际标准。</p>
<p>1. 1 超级电容的原理</p>
<p>超级电容中没有类似陶瓷电容器和电解电容器的电介质。而是利用固体（电极）和液体（电解液）的界面形 成的电气双层来代替电介质。容量的大小与在界面形成的电气双层成正比。因此电极通过利用比表面积的大活性 炭来实现大容量。基本构造是通过电解液填满相互对立的正负电极构造（图 1)。 超级电容利用电解液中离子对电极表面的吸附·脱离来充放电。</p>
<p>电子元器件技术的快速发展和可靠性的提高奠定了现代电子装备的基础，元器件可靠性工作的根本任务是提高元器件的可靠性。因此，必须重视和加快发展元器件的可靠性分析工作，通过分析确定失效机理，找出失效原因，反馈给设计、制造和使用，共同研究和实施纠正措施，提高电子元器件的可靠性。</p>
<p>电子元器件失效分析的目的是借助各种测试分析技术和分析程序确认电子元器件的失效现象，分辨其失效模式和失效机理，确认最终的失效原因，提出改进设计和制造工艺的建议，防止失效的重复出现，提高元器件可靠性。</p>
<p><strong>服务对象</strong></p>
<p><strong>2.1、主要特征和使用优势</strong></p>
<p><span>村田的超级电容能够储存</span>数百mF<span>到</span>１F<span>的大容量。此外因为具有</span>4.2V<span>到</span>5.5V<span>的高电压，所以可以作为各种电池和高效储能用峰值输出用辅助电源使用（图</span>9<span>）。</span></p>
<p>开关电源的功耗包括由半导体开关、磁性元件和布线等的寄生电阻所产生的固定损耗以及进行开关操作时的开关损耗。对于固定损耗，由于它主要取决于元件自身的特性，因此需要通过元件技术的改进来予以抑制。在磁性元件方面，对于兼顾了集肤效应和邻近导线效应的低损耗绕线方法的研究由来已久。为了降低源自变压器漏感的开关浪涌所引起的开关损耗，开发出了具有浪涌能量再生功能的缓冲电路等新型电路技术。以下是提高开关电源效率的电路和系统方法：</p>
<p><strong>1、通过ZVS（零电压开关）、ZCS（零电流开关）等利用谐振开关来降低开关损耗</strong></p>
<p>这种方法对于降低开关损耗极为有效，但问题是因峰值电流和峰值电压所导致的固定损耗将会增加。</p>
<p>电感是一种能将电能通过磁通量的形式储存起来的被动电子元件。通常为导线卷绕的样子，当有电流通过时，会从电流流过方向的右边产生磁场。</p>
<p><img alt="图1：电感磁场" data-entity-type="file" data-entity-uuid="c0f782ee-d3be-4a61-a266-19ca23d06560" src="/sites/default/files/inline-images/%E5%9B%BE1%EF%BC%9A%E7%94%B5%E6%84%9F%E7%A3%81%E5%9C%BA.png" /></p>
<p>文中所提到的对电磁干扰的设计我们主要从硬件和软件方面进行设计处理，下面就是从单片机的PCB设计到软件处理方面来介绍对电磁兼容性的处理。</p>
<p><strong>一、影响EMC的因数</strong></p>
<p>1、电压：电源电压越高，意味着电压振幅越大，发射就更多，而低电源电压影响敏感度。</p>
<p>2、频率：高频产生更多的发射，周期性信号产生更多的发射。在高频单片机系统中，当器件开关时产生电流尖峰信号;在模拟系统中，当负载电流变化时产生电流尖峰信号。</p>
<h3>3.1 均衡高峰值负载输出</h3>
<p>村田的超级电容能够解决电池输出不足的问题。电池和超级电容并联连接，实现高输出（图17）。因此能够有助于设备性能和品质的提升。比如，可延长通信设备的通信距离、改善音响设备的低音质。</p>
<p>电池电压高于超级电容的额定电压（4.2 V～5.5V）时，可将多个超级电容串联连接使用（详见9.2）。</p>
<p><strong>一、器件的布局</strong></p>
<p>在PCB设计的过程中，从EMC角度，首先要考虑三个主要因素:输入/输出引脚的个数,器件密度和功耗。一个实用的规则是片状元件所占面积为基片的20%,每平方英寸耗散功率不大于2W。</p>
<p>在器件布置方面,原则上应将相互有关的器件尽量靠近,将数字电路、模拟电路及电源电路分别放置,将高频电路与低频电路分开。易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路。对时钟电路和高频电路等主要干扰和辐射源应单独安排,远离敏感电路。输入输出芯片要位于接近混合电路封装的I/O出口处。</p>
<p>随着电路板上走线密度越来越高，信号串扰总是一个难以忽略的问题。因为不仅仅会影响电路的正常工作，还会增加电路板上的电磁干扰。</p>
<p>在电路板上的一些高频信号会串扰到MCU电路或者MCU的I/O接口电路，形成共模电压，众所周知，共模电压在电路设计时是最让人讨厌的玩意儿，因此，设计电路板时要避免各种可能造成电路工作不正常的共模电压的串扰。</p>
<p><strong>减小电路板上串扰的设计原则简单归类</strong></p>
<p>1，通过合理布局使各个元器件之间的连线尽量短。</p>
<p> 传感器是现代社会不可或缺的一款电子元件，也是工业4.0和大数据数时代的传导者和数据收集者。如村田陀螺仪(角速度传感器)在当下风靡的无人飞方面，发挥了重大作用，可以障无人在在空中飞翔时保持稳定性。现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。</p>
<p><strong>1. 根据测量对象与测量环境确定传感器的类型 </strong></p>
<p>工程时在做电子方案时，常常需要详细了解电子元器件，特别是在选用电感时，电感的感量、额定电流、品质因数、尺寸等需要工程师特别注意，下面就介绍一下村田电感选用时应该注意的事项。</p>
<p>①电感器量应与电路要求相同;尤其是调谐回路的线圈电感量数值要精确。当电感量过大或过小时，可减少或增加线圈匝数以达到要求。对于带有可调慈心的线圈，在测量调试时，应将磁心调到中间位置。当电感量相差较大时，可采用串、并联的方法进行解决。</p>
<p>②Q值越高越好。两个电感线圈电感量相同时，可根据Q值的定义（XL/R）选择尺值小者，或选择值相同而线径大者使用。</p>
<p>③外加电压和通过的电流不能超过其额定值。</p>
<h3>6.1. 干涸故障</h3>
<p>干涸故障是开放的故障。干涸故障是由于内部电解液向外部蒸发引起的。蒸发是一点点发生的，要花费很长时间。要使超级电容工作，需要有最少量电解液。如果残留的电解液比最少量多，也不会对超级电容的性能产生影响。由于蒸发，小于最少量时，会引起离子不足，可以使用的电极面积将会减少。结果，容量急速下降、ESR增加，最终引起超级电容无法工作（图35）。干涸故障是开放的模式。</p>
<p>村田的超级电容为了使达到干涸故障的时间变长，设计成注入多余电解液。此外，贴装也是抑制干涸的设计（图36）。蒸发的速度和温度条件有关。换句话说，干涸故障到达时间也与温度条件有关。干涸故障到达时间请参照图37.</p>
<p> 村田电子元件的每一个型号都有相应的规格参数说明书或者是相应的PDF参数文档。那么经常我们在拿到村田规格书后如果看懂相应的参数说有。下面我们就来讲讲村田电子规格说明书包含哪些东西，该如何去看。</p>
<p> 首先说村田电子元件规格说明书都包含哪些东西。一般来讲，村田规格书中最开始就介绍相应元件的属性参数，像村田贴片电容，开始就进电容的容量，尺寸，电压，温度范围等。后面会用图形表示出相应长宽及厚度，然后面就是讲它的包装方式，最后就是他们的温度特性曲线表。 </p>
<p><strong>一、电阻</strong></p>
<p>符号表示方法：电阻在电路中用“R”加数字表示，如：R15表示编号为15的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置、滤波(与电容器组合使用)和阻抗匹配等。</p>
<p><br />
参数识别：电阻的单位为欧姆(Ω)，倍率单位有：千欧(KΩ)，兆欧 (MΩ)等。换算方法是：1兆欧=1000千欧=1000000欧.</p>
<p>电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：472 表示 47×102Ω(即4.7K); 104则表示100K色环标注法使用最多.</p>
<p>随着电子系统的复杂性和集成度越来越高，而工作电压越来越低，电子系统对可靠性、稳定性和安全性的要求也越来越高，电路保护设计的重要性也越来越强。在电路保护设计中，电路保护器件的选择和应用是否合理，将直接影响电子系统电路保护方案的保护效果。</p>
<p>为了帮助工程师正确选择电路保护器件，合理应用电路保护器件设计高效的电路保护解决方案，下面将分三部分进行介绍：</p>
<p>第一部分介绍常见的电路保护器件之选型技巧;<br />
第二部分重点分析保险丝、瞬态电压抑制器、ESD保护器件、防雷保护器件等的 实际应用方案;<br />
第三部分讨论电路保护器件，整理出电路保护设计过程中较常遇到的难题Q&A。</p>
<p>开关模式电源设计可能听起来很神秘，因为有各种各样的拓扑和控制器类型可供选择。</p>
<p>在本文中，将介绍如何为您的应用选择最适合的电源拓扑。回答以下一些问题，则选择最合适的拓扑和/或系统解决方案将变得更容易：</p>
<p>● 您的应用是否需要在输入和输出之间使用隔离栅？如果是，您需要达到什么绝缘水平？您想通过初级侧还是次级侧调压来实现输出电压调节？</p>
<p>● 您的电源是用于直流-直流转换还是交流-直流转换？有关输入的其他有用信息可包括最大浪涌电流、最大输入电流和最大容许反射纹波。</p>
<p><strong>6-1. 简介</strong></p>
<p>有两种用于抑制噪声的基本方法: 滤波器和屏蔽。两者之间具有相互支持的关系；尽管通常需要使用两种方法，但如果噪声很小，则可以简化。屏蔽通常由金属制成。由于屏蔽必须覆盖整个电子设备，所以尺寸往往很大。这意味着它们还可能增加设备的成本和重量。滤波器是电子元件；巧妙使用滤波器可以简化屏蔽，并能帮助降低电子设备的成本和重量。</p>
<p><br />
本章简要概述了滤波器的工作原理，并解释了典型的电路配置，以便为娴熟使用滤波器提供良好的知识基础。用于消除电磁噪声的滤波电路通常被称为EMI静噪滤波器，但在此将其简称为“滤波器”。</p>
<h3>5.1. 公称容量</h3>
<p><span>村田的超级电容中有</span>220Mf~1,000mF<span>范围的公称容量产品。将这些容量定义为在</span>100mA<span>的恒定电流放电间的电压下降速度（图</span>21<span>）。首先，超级电容达到额定电压之前，以</span>500mA<span>进行充电，持续</span>30<span>分钟。然后以</span>100mA<span>（</span>I=0.1A<span>）进行放电。</span></p>
