Ослабление влияния электростатического разряда витком меандровой линии с лицевой связью

Статья в журнале

Постановка задачи: современные тенденции в развитии радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) заставляют проектировщиков уделять особое внимание электромагнитной совместимости (ЭМС). Это связано с повышением быстродействия и уменьшением рабочих напряжений и геометрических размеров элементов РЭА. Все это существенно снижает стойкость РЭА к перенапряжениям. Одной из причин таких перенапряжений является электростатический разряд (ЭСР), который может приводить к частичному или полному отказу РЭА и прерыванию ее функционирования. Опасность воздействия ЭСР на РЭА усугубляется тем, что традиционные устройства защиты имеют такие недостатки, как малые быстродействие и мощность. Кроме того, у традиционных устройств защиты ограниченный ресурс срабатываний, а также, из-за полупроводниковых компонентов в их составе, они в большой степени подвержены влиянию радиации. Это неприемлемо, например, для космической отрасли, из-за необходимости повышения срока активного существования космических аппаратов до 15 лет. В этой связи, необходим поиск новых подходов к защите РЭА, лишенных таких недостатков. Цель работы: показать возможность ослабления влияния электростатического разряда витком меандровой линии (МЛ) с лицевой связью. Используемые методы: использован подход, включающий анализ, структурно-параметрическую оптимизацию эвристическим поиском, а также вычислительный (с применением разных подходов на основе разных численных методов) и натурный эксперименты. Новизна: новизна заключается в использовании искажений в МЛ задержки впервые с целью ослабления влияния ЭСР. Впервые для этого использованы наличие перекрестной наводки и различие скоростей распространения мод в МЛ с лицевой связью. Результат: выполнен детальный анализ влияния геометрических параметров МЛ с лицевой связью на форму и амплитуду напряжения на ее выходе, при воздействии на ее входе источника тока, имитирующего ЭСР. Выявлены и продемонстрированы закономерности влияния отдельно каждого параметра МЛ с лицевой связью на форму напряжения ЭСР на ее выходе. По результатам анализа сформулированы условия, выполнение которых позволяет разложение пикового выброса ЭСР в МЛ с лицевой связью. Выполнена оптимизация параметров поперечного сечения исследуемой МЛ по критерию разложения ЭСР и минимизации его амплитуды с учетом технологических возможностей типового производства печатных плат. Полученные геометрические параметры обеспечили ослабление ЭСР в МЛ 1,61 раза. Согласно стандарту IPC-2221A, постоянный рабочий ток МЛ с полученными оптимальными параметрами может достигать 2,31 А, а напряжение – до 1,1 кВ. В ходе натурных испытаний продемонстрировано уменьшение амплитуды напряжения ЭСР после его прохождения по МЛ за счет разложения его пикового выброса. Выполнено сравнение полученных различными подходами результатов. Ослабление амплитуды напряжения ЭСР во всех использованных подходах составило не менее 1,6 раза: квазистатическом – 1,61 раза; электродинамическом – 1,66 раза; на основе измеренных S-параметров – 1,73 раза; натурном эксперименте – 1,67 раза. Практическая значимость: представленное решение может использоваться в критичной радиоэлектронной аппаратуре для защиты от ЭСР и его вторичных эффектов.

Журнал:

• Системы управления, связи и безопасности
• Корпорация Интел Групп (Санкт-Петербург)

Библиографическая запись: Носов, А. В. Ослабление влияния электростатического разряда витком меандровой линии с лицевой связью [Электронный ресурс] / А. В. Носов // Системы управления, связи и безопасности. – 2023. – № 2 – С. 1-22. – DOI: 10.24412/2410-9916-2023-2-1-22

Индексируется в:

• РИНЦ ( https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54034709 )
• ВАК ( https://elibrary.ru/item.asp?id=54034709 )