CN201248189Y - 规避浮地电压的金属壳体浮地设备及单板 - Google Patents

Abstract

一种规避浮地电压的金属壳体浮地设备及单板。该设备包括：金属壳体、压敏器件、单板及单板上设置的器件；其中，所述压敏器件、单板及其上设置的器件均设置在金属壳体内；压敏器件一端子与金属壳体电连接，压敏器件另一端子与单板PCB的接地端GND电连接。该设备利用压敏器件高压导通、低压截止的特性，解决了这种设备静电放电的同时，也规避了引起的浮地电压过高的问题，消除因浮地电压过高对使用者造成的影响及引起的安全隐患。其结构简单、为浮地设备提供了很好的ESD解决方案。

Description

规避浮地电压的金属壳体浮地设备及单板

技术领域

本实用新型涉及一种电子设备技术，尤其涉及一种可以规避静电放电及浮地电压影响的具有金属壳体的浮地设备及单板。

背景技术

在终端设备领域，如：移动电话、MP3/MP4播放器、个人数字助理等产品均为浮地使用的终端产品，随着这些产品的日趋小型化，以及所使用器件的密集程度越来越高，导致这些产品的外壳与单板PCB、走线及各器件的空气距离逐渐缩小，即外壳内的空隙越来越小，这样便加大了EMC工程师的静电放电(ESD，Electrostatic discharge)的设计难度；且随着产品金属化外壳的流行，此类便携式小型浮地终端设备的设计风格也在逐渐改变，外壳的材质由此前的绝缘材质及绝缘表面喷涂材质，逐渐转变为纯金属材质，这也极大的增加产品的ESD设计难度。

针对上述情况，现有一种解决的方案是将金属外壳与浮地设备单板PCB的接地端GND相连接，使金属外壳与单板PCB的接地端GND参考电位相同，可以解决静电放电ESD的问题。

但发明人发现，上述将金属外壳与单板PCB的接地端GND相连解决静电放电问题的解决方案中，至少存在下述问题：

上述浮地设备的金属外壳直接或间接与外部的接地设备对接时，该方案可能会带来浮地设备的金属外壳表面浮地电压过高的问题，如图1所示，在这种状态下，人体接触浮地设备时，人与浮地设备及大地形成放电回路，浮地电压通过放电回路形成放电，瞬间会有较大的电流流过人体，电压高的时候会给人带来强烈的刺痛感，存在一定的安全隐患；

若在金属外壳表面涂覆一层绝缘材质避免浮地电压的影响，但相应涂覆绝缘材质又存在以下缺点：(1)涂覆的绝缘材质存在脱落的风险，效果不能持久；(2)在金属表面涂覆绝缘材质会影响其金属材质效果，未达到金属外壳带来金属质感的观感效果，其外观效果达不到预期。因此，如何解决采用金属外壳的浮地设备的静电放电ESD及浮地电压的影响，是亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种规避浮地电压的金属壳体浮地设备，利用压敏器件的高压导通及低压截止的特性解决金属壳体浮地设备的静电放电及浮地电压过高问题。

一种规避浮地电压的金属壳体浮地设备，该设备包括：

金属壳体、压敏器件、单板及单板上设置的器件；其中，所述压敏器件、单板及其上设置的器件均设置在金属壳体内；

压敏器件一端子与金属壳体电连接，压敏器件另一端子与单板的接地端GND电连接。

一种规避浮地电压的单板，该单板包括：

接地端GND、接壳体端、压敏器件；

接壳体端与单板上的接地端GND对应设置，用于连接应用该单板的设备的金属壳体，接壳体端与接地端GND之间通过压敏器件电连接。

由上述本实用新型实施方式提供的技术方案可以看出，本实用新型实施方式将浮地设备的金属壳体通过压敏器件与单板的接地端GND之间电连接，利用压敏器件高压导通、低压截止的特性，解决了这种设备静电放电的同时，也规避了引起的浮地电压过高的问题，消除了因浮地电压过高对使用者造成的影响及引起的安全隐患。其结构简单、为浮地设备提供了很好的ESD解决方案。

附图说明

图1为金属外壳浮地设备产生浮地电压的原理示意图；

图2为本实用新型实施例的浮地设备中压敏电阻连接状态示意图；

图3为本实用新型实施例的浮地设备中压敏电阻放电状态示意图；

图4为本实用新型实施例的浮地设备中单板的PCB上设置放电尖端的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的浮地设备中单板的PCB上尖端放电的示意图；

图6为本实用新型实施例一的浮地设备的结构示意图；

图7为本实用新型实施例二的浮地设备的结构示意图；

图8为本实用新型实施例的ESD放电效果示意图；

图9为本实用新型实施例的单板的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型实施方式提供一种规避浮地电压的金属壳体浮地设备及单板，是将金属壳体与单板PCB的接地端GND之间通过压敏器件(如：压敏电阻)实现电连接，若应用在单板中，则将连接金属壳体的单板PCB内的接壳体端与单板PCB的接地端GND之间通过压敏器件实现电连接，利用压敏器件的高压导通及低压截止的特性，解决静电放电对金属壳体的浮地设备造成的影响，并可以在金属壳体或连接金属壳体的单板PCB内的接壳体端与单板PCB的接地端GND分别设置一一对应的放电尖端，利用PCB尖端放电的辅助手段解决这种设备的浮地电压过高的问题。

为便于理解，下面结合附图和具体实施例进行说明。

实施例一

本实施例提供的金属壳体浮地设备，可以规避静电放电及浮地电压的影响，具体结构如图2所示：

金属壳体2、压敏器件1、单板及单板上设置的器件；其中，压敏器件1、单板及其上设置的器件均设置在金属壳体2内；

金属壳体2与单板的PCB上的接地端GND 3之间通过压敏器件1电连接，即压敏器件1的一个端子与金属壳体2电连接，压敏器件1的另一端子与单板PCB的接地端GND 3电连接。压敏器件1可以采用压敏电阻，压敏电阻正常电压时为截止状态，相当于10兆欧姆电阻，在高压状态下导通，相当于连通状态。

下面结合图3、图4对上述设备通过压敏电阻的特性实现规避ESD及浮地电压的工作原理进行说明：图3、4中A点为浮地设备的金属壳体或与浮地设备的金属壳体的连接端，B点为单板的PCB上的接地端GND，图3中当A端为正常电压时，压敏电阻处于截止状态，相当于10兆欧姆电阻，A、B两点相当于开路状态；当A点有ESD信号进入时，如图4所示，压敏电阻导通，ESD信号经压敏电阻导通到B点的单板的PCB上的接地端GND，将ESD信号释放掉。

实际应用于，为达到更好的释放ESD信号的效果，可以将金属壳体通过多个压敏器件与单板的PCB板的接地端连接形成多条释放ESD信号的回路。

实施例二

本实施例在实施例一的浮地设备基础上，分别在金属壳体2与单板的PCB上的接地端GND 1上设置放电尖端4，金属壳体2上的放电尖端与单板的PCB的接地端GND 3上的放电尖端的尖部相对设置，见图5，金属壳体2与单板的PCB的接地端GND 3上相对应的放电尖端的尖部距离可以设置在0.5～5mm范围内。其它结构与实施例一相同。这种放电尖端的设置，是对实施例一中提及的压敏器件放电方式的一种辅助，其原理如图6、7所示，其中，A点为浮地设备的金属壳体或与浮地设备的金属壳体的连接端，B点为单板的PCB的接地端GND，在图6中，当A点为正常电压时，由于A点的放电尖端与B点的放电尖端有一定间隙，使A、B点两点处于开路截止状态；而图7中，当有ESD信号进入A点时，由于电压较高，将A、B两点相距较近的放电尖端的尖部之间的空气击穿，使A、B两点导通，将ESD信号释放掉。该尖端放电方式，作为压敏器件放电方式的补充，使金属壳体的浮地设备既解决静电放电的问题，又很好的规避浮地电压过高造成的危害。

实际应用中，放电尖端可以设置为三角形突起形状，也可以为其它形状，只要使尖端的顶部足够尖锐，保证放电的效果即可，可以在金属壳体与单板的PCB的接地端GND上均设置多个放电尖端，且使金属壳体上的多个放电尖端与单板的PCB的接地端GND上的多个放电尖端的尖部一一对应，形成多个尖端放电点。

本实施例中的设备在使用中通过压敏器件及放电尖端的放电效果如图8所示，当金属壳体进入ESD信号时，在这种情况下，ESD的释放可以通过压敏器件及放电尖端等多种路径，可以缓解ESD信号对内部电路板造成的损伤；同时金属壳体表面和单板的PCB的GND之间存在兆欧级阻抗，可以大大减小浮地电压引起的漏电流，规避漏电风险，且使用尖端放电的技术加强ESD信号的释放的同时，可以减少压敏器件的使用个数。

实施例三

本实施例提供一种可以规避浮地电压的单板PCB，解决金属壳体的电子设备，在浮地状态使用中ESD不易设计及浮地电压过高造成不良影响的问题，该单板具体包括：

接地端GND 23、接壳体端22和压敏器件21；

接壳体端22对应设置在单板上的接地端GND 23外围，用于连接应用该单板的设备的金属壳体，接壳体端22与接地端GND 23之间通过压敏器件21电连接。使接壳体端22引导来的ESD信号由压敏器件21向单板的PCB的接地端GND23释放，压敏器件21可以采用压敏电阻，为达到多路径的释放ESC信号，可以设置多个压敏器件，使接壳体端22与接地端GND 23之间通过多个压敏器件形成多点电连接，即形成多条ESD释放路径。

还可以在接壳体端22与接地端GND 23上均设置PCB放电尖端24(PCB尖端)，并使接壳体端22上的放电尖端与接地端GND 23上的放电尖端的尖部相对设置，作为接壳体端22向接地端GND 23的尖端放电点，成为压敏器件放电方式的一种辅助放电方式。为达到多路径释放ESD信号，也可以在接壳体端与接地端GND上均设置多个放电尖端，并使接壳体端上的多个放电尖端与接地端GND上的多个放电尖端一一对应，形成多条尖端放电路径。

实际中，可以在单板的PCB的接地端GND外围分割出接地端分割区作为接壳体端，分割的外围接地端分割区与单板所应用设备的金属壳体直接相连，分割的接地端分割区采用压敏器件与接地端GND进行汇接，并在分割的接地端分割区及接地端GND上均匀设置PCB尖端，PCB尖端的方式不但实现ESD性能的提升，且可以减少压敏器件的使用个数。

综上所述，本实用新型实施例中通过压敏器件在低压截止(电阻10兆欧姆)，高压导通的特性，解决金属壳体的浮地设备的ESD放电问题，并使用尖端放电技术加强ESD信号的释放，实现减小浮地电压引起的与人体接触时漏电流较大的问题；保证金属壳体和PCB GND之间的阻抗，减小漏电流，确保人身安全。

以上所述的各实施例是为说明本实用新型的技术方案，各实施例之间不具有前后的次序关系，并且不因各实施例的序号造成限制。且各实施例仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种规避浮地电压的金属壳体浮地设备，其特征在于，该设备包括：

金属壳体、压敏器件、单板及单板上设置的器件；其中，所述压敏器件、单板及其上设置的器件均设置在金属壳体内；

压敏器件一端子与金属壳体电连接，压敏器件另一端子与单板的接地端GND电连接。

2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

分别在金属壳体与单板的接地端GND上设置放电尖端，金属壳体上的放电尖端与单板的接地端GND上的放电尖端的尖部相对设置。

3、根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述金属壳体与单板的接地端GND上相对应的放电尖端的尖部距离为：0.5～5mm。

4、根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述金属壳体与单板的接地端GND上设置的放电尖端为一个或多个，金属壳体上的放电尖端与单板的接地端GND上的放电尖端的尖部一一对应。

5、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述压敏器件为一个或多个，压敏器件为多个时均匀分布电连接在金属壳体与单板的接地端GND之间形成金属壳体与单板的接地端GND之间的多点电连接。

6、一种规避浮地电压的单板，其特征在于，该单板包括：

接地端GND、接壳体端、压敏器件；

接壳体端与单板上的接地端GND对应设置，用于连接应用该单板的设备的金属壳体，接壳体端与接地端GND之间通过压敏器件电连接。

7、根据权利要求6所述的单板，其特征在于，所述压敏器件为一个或多个，所述压敏器件为多个时，均匀连接在所述接壳体端与接地端GND之间，使所述接壳体端与接地端GND之间形成多点电连接。

8、根据权利要求6所述的单板，其特征在于，所述单板还包括：

接壳体端与接地端GND上均设有放电尖端，接壳体端上的放电尖端与接地端GND上的放电尖端的尖部相对设置。

9、根据权利要求8所述的单板，其特征在于，所述接壳体端与接地端GND上放电尖端均为一个或多个，接壳体端的放电尖端与接地端GND上的放电尖端一一对应。

10、根据权利要求6～9中任一项所述的单板，其特征在于，所述接壳体端为在单板的接地端GND周围分割出的接地端分割区。

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