23年PCBA一站式行业经验PCBA加工厂家今天为大家讲讲放电齿在PCB设计中有什么作用?放电齿在PCB设计中的重要作用。放电齿在PCB设计中是一种低成本、集成化的ESD(静电放电)防护与高压浪涌抑制方案，其核心作用是通过预设的物理结构引导静电或高压电流安全泄放，保护电路元件免受损坏，同时优化电磁兼容性(EMC)。以下是其具体作用及设计要点分析：

放电齿在PCB设计中的重要作用

一、核心作用

ESD防护

原理：放电齿由一对相对的锐角三角形铜箔构成，利用尖端放电效应吸引静电电弧。当静电通过空气放电时，会优先击穿尖端导体，形成等离子体通道，将电荷快速释放至地，避免电荷在局部积累产生过压。

效果：实测表明，放电齿可将±15kV空气放电的残压限制在500V以内，为后级敏感元件(如芯片、电容)争取生存时间，降低被击穿的风险。

高压浪涌抑制

场景：在开关电源的共模电感两端或电源端口，浪涌测试可能产生瞬时高压，导致空气击穿形成飞弧，损坏周围器件。

作用：放电齿通过尖端放电引导高压电流通过空气路径释放，减少对其他路径的依赖，避免飞弧对敏感元件的损害。例如，在共模电感两端并联放电齿，可替代或辅助气体放电管(GDT)等昂贵器件，实现低成本防护。

优化EMC性能

降低电压应力：放电齿可减少共模电感两端的电压应力，抑制电磁干扰(EMI)的产生，提升电路的抗干扰能力(EMS)。

提高爬电距离：在高压区域间设计放电齿，可增加表面(爬电)和空气(电气间隙)的有效绝缘距离，防止高压击穿。

二、设计要点

结构规范

形状：由两个相对的锐角三角形铜箔构成，尖端角度≤60°，避免钝化效应。

间距：齿尖间距通常为0.8-1mm(对应3kV/mm的空气击穿电压)，需根据耐压测试要求调整(如1500-2000V测试需保证测试过程中不击穿)。

材料：使用耐高温、抗氧化的铜箔，避免与其他信号线过近(至少保持1mm间距)。

布局要求

位置：

放置在PCB顶层(元件面)，且不能被绿油等阻焊层覆盖，确保铜箔直接暴露于空气。

靠近防护接口(如连接器、按键缝隙)，缩短放电路径。

直接连接完整的地平面，禁止通过细长走线接地(接地阻抗需<1Ω)。

应用场景：

偶发ESD环境(如工业设备)。

对成本敏感且浪涌频率较低的应用(如消费电子)。

环境适应性

潮湿环境：频繁放电可能导致齿间积碳，降低绝缘阻抗，甚至造成信号线永久对地短路。需配合涂层防护或改用密封式放电管。

金属外壳产品：放电齿需与外壳通过弹片可靠接触，确保静电泄放路径畅通。

三、优缺点分析

优点缺点1. 零成本集成：无需额外元件，通过PCB布线直接实现。1. 积碳风险：频繁放电导致齿间积碳，影响放电能力（>100次放电后绝缘性能下降约50%）。2. 无信号延迟：相比TVS管，放电齿无响应时间延迟。2. 可靠性不足：空气放电稳定性较差，无法替代主动防护器件（如GDT）。3. 设计灵活：可针对不同电压等级调整间距和形状。3. 环境限制：潮湿或高污染环境需额外防护措施。

四、应用案例

智能音箱项目：在PCB边缘设计放电齿，通过±15kV空气放电测试，BOM成本增加为零。

消费电子防护：结合低成本压敏电阻(如CVR3216-30V，成本0.01美元)和放电齿，实现分级防护，满足USB 2.0芯片耐压要求(±15kV接触放电残压12V)。

放电齿是PCB设计中一种经济实用的防护手段，适用于对成本敏感、空间受限且浪涌频率较低的场景。其核心价值在于通过物理结构实现零成本集成，但需严格遵循设计规范，并针对环境风险采取补充措施。在高端或高频防护需求中，可结合TVS管、压敏电阻等器件构建分级防护架构，平衡成本与效能。

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