সার্জ সাপ্রেশন এবং গ্রাউন্ডিং ডিজাইন বিষয়ে হার্ডওয়্যার ইঞ্জিনিয়ারের নির্দেশিকা

মাঠ থেকে একটি ট্রান্সসিভার ফেরত এসেছে, যার লাইন ড্রাইভারের জায়গায় একটি গর্ত। গ্রাহক বলছেন, সরাসরি বজ্রপাত হয়নি, বরং কাছাকাছি কোথাও বজ্রপাত হয়েছে। আপনি আইসি-টি আলাদাভাবে পরীক্ষা করে দেখলেন, এটি প্রতিটি বেঞ্চ চেক পাস করেছে। আসল কারণটি অন্য কোথাও: সার্জ প্রোটেক্টরটি খুব ধীরে ক্ল্যাম্প হয়েছিল, এর লিডগুলো খুব লম্বা ছিল, এবং আর্থিং-এর পথটি কখনোই ডিজাইন করা হয়নি। যন্ত্রাংশটি তার কাজ করেছিল। কিন্তু সিস্টেমটি করেনি।

ডিজাইনার হিসেবে সার্জ সাপ্রেশন এবং গ্রাউন্ডিং আপনার কাজ, আইসি ভেন্ডরের নয়। এগুলো এড়িয়ে গেলে বারবার আরএমএ (RMA) করতে হয়, ফিল্ডে বারবার ত্রুটি দেখা দেয় এবং নিরাপত্তা ঝুঁকি তৈরি হয়। তাহলে, IEC 61000-4-5 অনুযায়ী ট্রানজিয়েন্ট ভোল্টেজ কীভাবে একটি জাংশনের উপর চাপ সৃষ্টি করে? প্রোটেকশন স্টেজগুলোকে কেন একসাথে কাজ করতে হবে? একটি সার্জ প্রোটেকশন ডিভাইস কোথায় স্থাপন করা উচিত, এবং গ্রাউন্ডিং ও লেআউট কীভাবে নির্ধারণ করে যে বজ্রপাত/সার্জ প্রোটেকশন আদৌ কাজ করবে কি না?

কী Takeaways

• প্রথমে আপনার সার্জ এনভায়রনমেন্ট বা আকস্মিক জলস্রোতের পরিবেশ শনাক্ত করুন এবং লেভেল পরীক্ষা করে নিন। এটি পরবর্তীতে আপনার প্রতিটি সিদ্ধান্ত গ্রহণে পথ দেখাবে।

• সুরক্ষা স্তরগুলোকে একসাথে কাজ করান। তাদের মধ্যে ইম্পিডেন্স যোগ করুন যাতে তারা সার্জ এনার্জি ভাগ করে নিতে পারে।

• সার্জ প্রোটেক্টরের তারগুলো ছোট এবং সোজা রাখুন। লম্বা তার অতিরিক্ত ভোল্টেজ বাড়িয়ে দেয়।

• বোর্ড লেআউট করার আগেই আর্থিং পথের পরিকল্পনা করুন। কম ইন্ডাকট্যান্সযুক্ত একটি সংক্ষিপ্ত গ্রাউন্ড পাথ সুরক্ষা ব্যবস্থাকে কার্যকর করে তোলে।

• ক্রিপেজ, ক্লিয়ারেন্স এবং ডিএফএম নিয়মগুলো অনুসরণ করুন । এই নিয়মগুলো ট্রানজিয়েন্টকে ফাঁক অতিক্রম করে লাফিয়ে যাওয়া থেকে বিরত রাখে।

বোর্ড পর্যায়ে আকস্মিক বৃদ্ধির হুমকি

আইইসি ৬১০০০-৪-৫ পরীক্ষার স্তর

IEC 61000-4-5 আপনার ডিজাইনের জন্য সার্জ ওয়েভফর্ম নির্ধারণ করে দেয়। কম্বিনেশন ওয়েভ জেনারেটর হলো এর সবচেয়ে সাধারণ উৎস। এটি একটি ১.২/৫০ µs ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ এবং একটি ৮/২০ µs শর্ট-সার্কিট কারেন্ট প্রেরণ করে, তাই প্রকৌশলীরা একে “১.২/৫০-৮/২০ µs” সার্জ বলে থাকেন। এর কার্যকরী আউটপুট ইম্পিডেন্স হলো ২ Ω, যা সর্বোচ্চ ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজ এবং সর্বোচ্চ শর্ট-সার্কিট কারেন্টের অনুপাত। এর পরিবর্তে, আউটডোর টেলিকমিউনিকেশন সরঞ্জামগুলো একটি উচ্চ-শক্তির জেনারেটরের সম্মুখীন হয়, যার ভোল্টেজ ওয়েভ ১০/৭০০ µs এবং কারেন্ট ওয়েভ ৫/৩২০ µs হয়ে থাকে।

ওয়েভফর্ম সেট	ভোল্টেজ তরঙ্গরূপ	বর্তমান তরঙ্গরূপ	বৈশিষ্টসূচক অ্যাপ্লিকেশন
সংমিশ্রণ তরঙ্গ	৫ মাইক্রোসেকেন্ড / ৩২০ মাইক্রোসেকেন্ড	৫ মাইক্রোসেকেন্ড / ৩২০ মাইক্রোসেকেন্ড	বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশন
উচ্চ-শক্তি জেনারেটর	৫ মাইক্রোসেকেন্ড / ৩২০ মাইক্রোসেকেন্ড	৫ মাইক্রোসেকেন্ড / ৩২০ মাইক্রোসেকেন্ড	বহিরঙ্গন টেলিযোগাযোগ নেটওয়ার্ক

ফ্রন্ট টাইম এবং ডিউরেশন হলো ভার্চুয়াল প্যারামিটার, এগুলো সাধারণ রাইজ টাইম নয়। ওপেন-সার্কিট ভোল্টেজের ক্ষেত্রে, ফ্রন্ট টাইম হলো ৩০%-৯০% রাইজ টাইমের ১.৬৭ গুণ। যন্ত্রাংশ বাছাই করার আগে আপনার পণ্যের স্ট্যান্ডার্ডকে একটি টেস্ট লেভেলের সাথে মিলিয়ে নিন। জেনারেটরের ইম্পিড্যান্স আপনাকে বলে দেয় যে একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ আপনার বোর্ডে কী পরিমাণ কারেন্ট পাঠায়।

সার্জ কীভাবে সেমিকন্ডাক্টর জংশনকে চাপ দেয়

বজ্রপাত বা সুইচিং সার্জ দুইভাবে আপনার বোর্ডে পৌঁছায়। কমন-মোড ট্রানজিয়েন্ট ভোল্টেজ ইন্টারফেস কেবলের মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহিত করে এবং তা আর্থের মাধ্যমে ফিরিয়ে আনে। ডিফারেনশিয়াল-মোড ট্রানজিয়েন্ট ভোল্টেজ সরাসরি সিগন্যাল পেয়ারের দুই প্রান্তেই দেখা দেয়। উভয়ই ইলেকট্রিক্যাল সার্জ এবং স্পাইক হিসেবে ট্রেসে প্রবেশ করে এবং উভয়ই প্রথমে সবচেয়ে দুর্বল সংযোগস্থলে আঘাত হানে।

সেমিকন্ডাক্টর জাংশনগুলোই প্রথমে বিকল হয়, কারণ এগুলো খুব অল্প আয়তনে কারেন্টকে ঠাসাঠাসি করে রাখে। একটি ক্ষণস্থায়ী ভোল্টেজ যা রিভার্স ব্রেকডাউন অঞ্চল অতিক্রম করে, তা একটি ছোট সিলিকন এলাকায় শক্তি ঢেলে দেয়। এর ফলে স্থানীয়ভাবে তাপ উৎপন্ন হয় এবং জাংশনটি শর্ট হয়ে যায়। এই কারণেই একটি মজবুত আইসি-র চেয়ে কানেক্টরে থাকা সার্জ প্রোটেক্টর বেশি গুরুত্বপূর্ণ। ক্ল্যাম্পটিকে অবশ্যই ডাই-তে পৌঁছানোর আগেই শক্তিকে অন্য পথে চালিত করতে হবে।

প্রথমে আপনার সার্জ এনভায়রনমেন্ট এবং টেস্ট লেভেল নির্ধারণ করুন। সার্জ প্রোটেকশন পর্যায় থেকে শুরু করে লেআউট পর্যন্ত পরবর্তী প্রতিটি সিদ্ধান্ত সেই সংখ্যার উপর নির্ভর করে।

পর্যায়ক্রমিক সার্জ দমন স্থাপত্য

একটি ডিভাইস বজ্রপাতের ফলে সৃষ্ট আকস্মিক শক্তি শোষণ করে একই সাথে আইসি-কে শক্তভাবে আটকে রাখতে পারে না। আপনার একটি স্তরভিত্তিক সুরক্ষা ব্যবস্থা প্রয়োজন। প্রতিটি স্তর তার নিজ নিজ সামর্থ্য অনুযায়ী শক্তি সামলায় এবং স্তরগুলো চাপ ভাগ করে নেয়।

সমন্বয়কারী MOV, GDT এবং TVS ডায়োড

তিন-পর্যায়ের মডেলটিতে সার্ভিস এন্ট্রান্সে একটি গ্যাস ডিসচার্জ টিউব (GDT), মাঝখানে একটি মেটাল-অক্সাইড ভ্যারিস্টর (MOV) এবং সুরক্ষিত সার্কিটের কাছে একটি ট্রানজিয়েন্ট-ভোল্টেজ-সাপ্রেশন ডায়োড (TVS) থাকে। সার্ভিস এন্ট্রান্স সার্জ প্রোটেকশন পর্যায়টি বাল্ক কারেন্টকে অন্য পথে চালিত করে। মাঝের পর্যায়টি প্রবাহিত কারেন্ট শোষণ করে নেয়। চূড়ান্ত পর্যায়টি আইসি পিনে অবশিষ্ট ভোল্টেজকে ক্ল্যাম্প করে রাখে।

স্থিতিমাপ	GDT	MOV	টিভিএস ডায়োড
প্রতিক্রিয়া গতি	১০০ ন্যানোসেকেন্ড – ১ মাইক্রোসেকেন্ড	1 - 25 এনএস	সাব-ন্যানোসেকেন্ড
সার্জ কারেন্ট হ্যান্ডলিং	২৫ – ১৫০ কেএ	৫০০ অ্যাম্পিয়ার – ৪০ কিলোঅ্যাম্পিয়ার	10 - 500 এ
শক্তি শোষণ	উচ্চ (আর্কের মাধ্যমে কিলোজুল)	১০ জুল – ২ কিলোজুল	৭ – ১০ জে
ক্ল্যাম্পিং আচরণ	শাবল	মাঝারি ক্ল্যাম্পিং অনুপাত	আঁটসাঁট ক্ল্যাম্পিং অনুপাত

সমন্বয় নির্ভর করে বিভিন্ন স্টেজের মধ্যে ইম্পিডেন্সের সংযোগ বিচ্ছিন্ন করার উপর। ইন্ডাকট্যান্স বা রেজিস্ট্যান্স যোগ করুন যাতে সার্জ শক্তি পুরো চেইন জুড়ে ছড়িয়ে পড়ে। এটি ছাড়া, দ্রুততম ডিভাইসটি প্রথমে সক্রিয় হয় এবং পুরো ঘটনাটি শোষণ করে নেয়। একটি TVS পিকোসেকেন্ডের মধ্যে ওভারশুটকে ক্ল্যাম্প করে। এরপর সিরিজ ইম্পিডেন্সের আড়াআড়ি ক্রমবর্ধমান ভোল্টেজ ন্যানোসেকেন্ডের মধ্যে MOV-কে ট্রিগার করে। চরম কারেন্ট কয়েকশ ন্যানোসেকেন্ডের মধ্যে GDT আর্ককে প্রজ্বলিত করে এবং কয়েক দশ কিলোঅ্যাম্পিয়ার কারেন্ট গ্রাউন্ডে পাঠিয়ে দেয়।

ক্ল্যাম্পিং বনাম ক্রবার আচরণ

একটি মেটাল অক্সাইড ভ্যারিস্টর এবং একটি ট্রানজিয়েন্ট ভোল্টেজ সাপ্রেসর ক্ল্যাম্প। এগুলো ভোল্টেজকে একটি নির্দিষ্ট মাত্রায় ধরে রাখে এবং নিজেরাই শক্তি ক্ষয় করে। একটি জিডিটি এবং একটি সিড্যাক্টর ক্রোবার। এগুলো প্রথমে ব্রেক ওভার করে, তারপর একটি নিম্ন-ভোল্টেজের পরিবাহী অবস্থায় আটকে যায়।

একটি ক্রবারের কম হোল্ডিং ভোল্টেজের কারণে এটি সামান্য শক্তি অপচয় করে উচ্চতর ফল্ট কারেন্ট বহন করতে পারে, ফলে এটি একটি ক্ল্যাম্পের চেয়ে দীর্ঘ সময় ধরে উচ্চতর কারেন্ট ধরে রাখতে সক্ষম।

এই শক্তির সাথে একটি শর্ত থাকে। সার্কিটটি ফলো কারেন্ট ক্লিয়ার না করা পর্যন্ত ক্রবারটি আটকে থাকে। আপনাকে অবশ্যই একটি ফিউজ, একটি পিটিসি, বা সোর্স ইম্পিডেন্স যোগ করতে হবে যা হোল্ডিং লেভেলের নিচে কারেন্টকে সীমিত করে। চরম তাপমাত্রার মধ্যে ক্লিয়ারিং প্রক্রিয়াটি যাচাই করুন। একটি ক্ল্যাম্পিং ডিভাইসের কোনো ক্লিয়ারিংয়ের প্রয়োজন হয় না, কিন্তু প্রতিটি ঘটনায় এটি নিজেই চাপের মধ্যে থাকে। বারবার আঘাতের ফলে এমওভি (MOV) নষ্ট হয়ে যায়। টিভিএস (TVS) ডায়োডগুলো এগুলোর চেয়ে বেশি দিন টেকে কিন্তু অনেক কম শক্তি সহ্য করতে পারে।

ব্যাকআপ ফিউজ শর্ট হয়ে যাওয়া সার্জ প্রোটেক্টর থেকে সুরক্ষা দেয়। ফিউজের আকার স্বাভাবিক অপারেটিং কারেন্টের চেয়ে বেশি এবং ডিভাইসটির ফল্ট কারেন্ট ক্যাপাবিলিটির চেয়ে কম রাখুন। প্রতিটি যন্ত্রাংশের ব্যর্থতার ধরণ পরীক্ষা করুন। একটি শর্ট হয়ে যাওয়া এমওভি (MOV) বা টিভিএস (TVS) সাধারণত বোঝায় যে সার্জটি এর রেটিং অতিক্রম করেছে। উচ্চ লিকেজ কারেন্ট বারবার সার্জের কারণে যন্ত্রাংশের অবনতির ইঙ্গিত দেয়। বারবার ব্যর্থতার অর্থ হলো আপনি খুব ছোট আকারের ডিভাইস বেছে নিয়েছেন। ডেটা লাইনে কমিউনিকেশন ত্রুটির কারণ প্রায়শই একটি উচ্চ-ক্যাপাসিট্যান্সের যন্ত্রাংশ হয়ে থাকে। কানেক্টর থেকে দূরে ভুল জায়গায় স্থাপন করা হলে তা যেকোনো সার্জ সাপ্রেশন এবং ফিল্টারিং ব্যবস্থাকেও দুর্বল করে দেয় ।

সার্জ প্রোটেকশন ডিভাইস নির্বাচন করা

আকার নির্ধারণ এবং ক্ল্যাম্পিং ভোল্টেজ

স্ট্যান্ডঅফ ভোল্টেজ দিয়ে শুরু করুন। রিভার্স স্ট্যান্ডঅফ ভোল্টেজকে সর্বোচ্চ স্বাভাবিক লাইন ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হতে হবে। এর মধ্যে সাপ্লাই টলারেন্স, রিপল, ওভারশুট এবং তাপমাত্রার পরিবর্তন অন্তর্ভুক্ত। একটি ৫ ভোল্টের রেল স্বাভাবিক অপারেশনের সময় ৫.২৫ ভোল্ট বা ৫.৫ ভোল্টে পৌঁছাতে পারে, তাই একটি ৫ ভোল্টের স্ট্যান্ডঅফ স্বাভাবিক ব্যবহারে লিক করতে পারে বা চালু হতে পারে। ব্রেকডাউন ভোল্টেজের সাথে স্ট্যান্ডঅফ ভোল্টেজকে গুলিয়ে ফেলবেন না। কম লিকেজের প্রতিশ্রুতি স্ট্যান্ডঅফ রেটিং-এ দেওয়া হয়, ব্রেকডাউন পয়েন্টে নয়।

স্থিতিমাপ	Meaning	নির্বাচন নিয়ম
বিপরীত স্ট্যান্ডঅফ ভোল্টেজ	নির্দিষ্ট কম লিকেজ সহ সর্বোচ্চ অবিচ্ছিন্ন ভোল্টেজ	সর্বোচ্চ বৈধ লাইন ভোল্টেজের চেয়ে বেশি হতে হবে।
ক্ল্যাম্পিং ভোল্টেজ	একটি নির্দিষ্ট পালস চলাকালীন ডিভাইসের ভোল্টেজ	সুরক্ষিত সার্কিটের নিরাপদ ক্ষণস্থায়ী সীমার নিচে থাকতে হবে।
সর্বোচ্চ স্পন্দন প্রবাহ	একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গরূপের জন্য সর্বোচ্চ স্পন্দন প্রবাহ	প্রত্যাশিত ক্ষণস্থায়ী প্রবাহকে অবশ্যই অতিক্রম করতে হবে।
সর্বোচ্চ পালস শক্তি	সর্বোচ্চ স্বল্প-স্থায়ী স্পন্দন শক্তি	হ্রাসকৃত গণনাকৃত পালস পাওয়ারকে অবশ্যই অতিক্রম করতে হবে।

এরপর, সার্জ কারেন্ট অনুমান করুন এবং ক্ল্যাম্প পরীক্ষা করুন। একটি ২৪ ভোল্টের ইন্ডাস্ট্রিয়াল ইনপুটের জন্য, ৩৩ ভোল্টের স্ট্যান্ডঅফ উপযুক্ত। ১০০০ ভোল্টের সোর্স, ৫৪ ভোল্টের ক্ল্যাম্প এবং ৪২ ওহম সোর্স রেজিস্ট্যান্সের ক্ষেত্রে, ৮/২০ মাইক্রোসেকেন্ডের পালস কারেন্ট প্রায় ২২.৫ অ্যাম্পিয়ার হয়। যদি সুরক্ষিত সার্কিটটি ৬০ ভোল্ট নিতে পারে, তবে পিসিবি ওভারশুটের আগে ঐ ৫৪ ভোল্টের ক্ল্যাম্প মাত্র ৬ ভোল্টের মার্জিন রাখে। ক্ল্যাম্পিং ভোল্টেজকে কখনোই উপেক্ষা করবেন না। একটি ডায়োড হয়তো পালসের সময় টিকে থাকতে পারে, কিন্তু তারপরেও সুরক্ষিত আইসি-কে ক্ষতিগ্রস্ত করার মতো যথেষ্ট ট্রানজিয়েন্ট ভোল্টেজ যেতে দিতে পারে।

শুধুমাত্র নমিনাল রেল থেকে স্ট্যান্ডঅফ ভোল্টেজ নির্বাচন করবেন না। নিশ্চিত করুন যে ডেটাশিটের ওয়েভফর্মটি প্রত্যাশিত হুমকির সাথে মেলে, এবং পিক পালস পাওয়ারে তাপমাত্রা ডিরেটিং প্রয়োগ করুন।

প্লেসমেন্ট এবং লিড দৈর্ঘ্য

সংযোগকারী তার অন্য কোথাও যাওয়ার আগেই, সংযোগস্থলে সার্জ প্রোটেকশন ডিভাইসটি স্থাপন করুন । লম্বা সংযোগকারী তার ইম্পিডেন্স এবং ইন্ডাক্টিভ ভোল্টেজ ড্রপ বাড়ায়। যখন উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সির ক্ষণস্থায়ী কারেন্ট প্রবাহিত হয়, তখন সেই ইম্পিডেন্স অবশিষ্ট ক্ল্যাম্পিং ভোল্টেজ বাড়িয়ে দেয়, যা পরবর্তী সরঞ্জামগুলিতে পৌঁছায়। এর ফলে সুরক্ষার স্তর কমে যায় এবং সংবেদনশীল লোডগুলি তাদের ইম্পালস উইথস্ট্যান্ড রেটিং-এর চেয়ে বেশি ভোল্টেজের সম্মুখীন হয়।

তারের লিড ছোট, সোজা এবং সরাসরি রাখুন। অ্যারেস্টার এবং মেইনস নেটওয়ার্ক বা আর্থের মধ্যে প্রস্তাবিত সর্বোচ্চ লিডের দৈর্ঘ্য হলো ০.৫ মিটার, যাকে প্রায়শই ৫০-সেন্টিমিটার নিয়ম বলা হয়। অ্যারেস্টার এবং যন্ত্রপাতির মধ্যে তারের দৈর্ঘ্য ১০ মিটারের বেশি হওয়া উচিত নয়। এর চেয়ে বেশি হলে, যন্ত্রপাতির কাছাকাছি একটি দ্বিতীয় সমন্বিত সার্জ প্রোটেক্টর যুক্ত করুন।

সার্জ অ্যারেস্টারকে ইকুইপমেন্ট টার্মিনাল এবং গ্রাউন্ডের সাথে সংযোগ করার জন্য ব্যবহৃত লিডের দৈর্ঘ্য ন্যূনতম রাখা উচিত এবং বাঁক কমিয়ে যতটা সম্ভব সোজা করে স্থাপন করা উচিত।

এখানে ডিএফএম (DFM) সীমাবদ্ধতা নির্বাচনকে প্রভাবিত করে। ফাইন-পিচ ট্রানজিয়েন্ট ভোল্টেজ সাপ্রেসর প্যাকেজগুলো প্যাডের আকার এবং স্ট্যান্ডঅফ ক্লিয়ারেন্স সীমিত করে। যেকোনো স্প্লিটের সার্জ এন্ট্রি সাইডে পার্টটি স্থাপন করুন এবং রিটার্ন পাথ একই লেয়ারে রাখুন। একটি তালিকাভুক্ত এবং সঠিকভাবে রেট করা সার্জ প্রোটেক্টিভ ডিভাইসও ব্যর্থ হয়, যদি অ্যাসেম্বলি হাউস প্যাডের জ্যামিতি ধরে রাখতে না পারে।

সার্জ সুরক্ষার জন্য গ্রাউন্ডিং ডিজাইন

সুরক্ষামূলক আর্থ বনাম সিগন্যাল গ্রাউন্ড

প্রোটেক্টিভ আর্থ এবং সিগন্যাল গ্রাউন্ড ভিন্ন ভিন্ন কাজ করে। প্রোটেক্টিভ আর্থ ফল্ট কারেন্ট বহন করে এবং চ্যাসিসকে আর্থ পটেনশিয়ালে রাখে। এভাবে, যে ব্যক্তি এনক্লোজারটি স্পর্শ করে সে নিরাপদ থাকে। সিগন্যাল গ্রাউন্ড হলো আপনার সার্কিটের রেফারেন্স। এটি চ্যাসিসের তুলনায় যেকোনো ভোল্টেজে থাকতে পারে। যতক্ষণ না আপনি এদের মিলনস্থল নির্ধারণ করছেন, ততক্ষণ এদেরকে আলাদা নেট হিসেবে বিবেচনা করুন।

দৃষ্টিভঙ্গি	পথপ্রদর্শন
সিগন্যাল গ্রাউন্ড বনাম চ্যাসিস গ্রাউন্ড	সার্কিট গ্রাউন্ডকে চ্যাসিস গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত করার কোনো বাধ্যবাধকতা নেই। একটি ইউএসবি-চালিত ডিভাইসে, GND তারটি সার্কিট গ্রাউন্ডে এবং শিল্ডটি চ্যাসিসে সংযুক্ত হয়।
একক-বিন্দু বন্ধন	সার্কিটের পাওয়ার গ্রাউন্ডকে চ্যাসিসের সাথে শুধুমাত্র একটি বিন্দুতে সংযুক্ত করুন।
উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি বন্ডিং	উচ্চ-কম্পাঙ্কের নয়েজ শান্ট করার জন্য সার্কিটের GND থেকে শিল্ড পর্যন্ত কয়েকশ pF মানের একটি ছোট ক্যাপাসিটর যুক্ত করুন।
শিল্ড হ্যান্ডলিং	শিল্ড এবং সিগন্যাল রিটার্নকে আলাদা পয়েন্ট হিসেবে রাখুন। একটি শিল্ড ফিল্ডকে বাধা দেয় এবং আপনার নকশা অনুযায়ী না হলে এর মধ্য দিয়ে কারেন্ট যাওয়া উচিত নয়।
গোলমাল এবং লুপ	শিল্ড থেকে সার্কিট রেফারেন্সকে আলাদা করলে নয়েজ পাথ এবং সিগন্যাল রিটার্ন পাথ বিভক্ত হয়ে যায়। এর ফলে গ্রাউন্ড লুপ, অসিলেশন এবং সাপ্লাই হাম এড়ানো যায়।

চ্যাসিসটিকে একটি বিন্দুতে সিগন্যাল গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত করুন, তারপর উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি রিটার্নের জন্য ছোট ক্যাপাসিটরটি যোগ করুন। এটি সুরক্ষা সংযোগটিকে মজবুত রাখে এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে নয়েজের জন্য একটি সংক্ষিপ্ত পথ তৈরি করে দেয়।

একক-বিন্দু, বহু-বিন্দু এবং হাইব্রিড গ্রাউন্ডিং

সিঙ্গেল-পয়েন্ট গ্রাউন্ডিং প্রতিটি রিটার্নকে একটি সাধারণ নোডের সাথে সংযুক্ত করে। এটি গ্রাউন্ড লুপ সীমিত করে এবং বজ্রঝড়ের সময় সমস্ত অংশকে একটি সাধারণ বিভবে ধরে রাখে। এটি প্রায় ১০ মেগাহার্টজের উপরে কাজ করা বন্ধ করে দেয়, যেখানে দীর্ঘ পরিবাহী অ্যান্টেনা হিসেবে কাজ করে। মাল্টিপয়েন্ট গ্রাউন্ডিং গ্রাউন্ড কারেন্টকে একাধিক পথ দেয় এবং বিভবকে সমান করে। এটি ভবনের স্টিলের মধ্য দিয়ে লুপ এবং বিপথগামী কারেন্টকেও উৎসাহিত করে। হাইব্রিড গ্রাউন্ডিং এই দুটির মিশ্রণ: একটি সিঙ্গেল-পয়েন্ট ব্যাকবোনের সাথে মাল্টিপয়েন্ট সাবসিস্টেম।

১ মেগাহার্টজ থেকে ৩০ মেগাহার্টজ পর্যন্ত ফ্রিকোয়েন্সিতে পরিচালিত সার্কিটগুলোর জন্য একটি হাইব্রিড পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। যদি গ্রাউন্ড ওয়্যারের দৈর্ঘ্য অপারেটিং সিগন্যালের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ১/২০ অংশের চেয়ে কম হয়, তবে সিঙ্গেল-পয়েন্ট গ্রাউন্ডিং ব্যবহার করুন। অন্যথায়, মাল্টি-পয়েন্ট গ্রাউন্ডিং ব্যবহার করুন।

রিটার্ন কারেন্টের কথা মাথায় রেখে গ্রাউন্ড প্লেন স্প্লিট এবং স্টিচিং-এর পরিকল্পনা করুন। সিগন্যালের নিচে একটি স্প্লিট তার রিটার্ন কারেন্টকে ঘুরপথে যেতে বাধ্য করে, এবং সেই লুপটি বিকিরণ ঘটায়। যেখানে সিগন্যালকে অতিক্রম করতেই হবে, সেখানে ক্যাপাসিটর বা একটি সরু ব্রিজ দিয়ে স্প্লিট জুড়ে স্টিচ করুন। সার্জ প্রোটেক্টিভ ডিভাইস এবং সুরক্ষিত সরঞ্জামের জন্য আর্থিং ব্যবস্থা একসাথে ডিজাইন করুন। সার্জ প্রোটেক্টরের জন্য আর্থিং-এর একটি ছোট, কম ইন্ডাকট্যান্সের পথ প্রয়োজন। সরঞ্জামের নিজস্ব রেফারেন্স প্রয়োজন। সার্জ প্রোটেক্টিভ ডিভাইসগুলো থেকে গ্রাউন্ডিং কন্ডাক্টর একটি সাধারণ আর্থ পয়েন্টে নিয়ে যান এবং সেই কন্ডাক্টরটিকে সিগন্যাল রিটার্ন থেকে আলাদা রাখুন। আপনার স্থানীয় কোড অনুযায়ী সার্ভিস এন্ট্রান্সে ফেজ, নিউট্রাল এবং ইকুইপমেন্ট গ্রাউন্ডিং কন্ডাক্টরগুলোকে বন্ড করুন। তারপর সাপ্রেসরগুলোকেও সেই একই পয়েন্টে গ্রাউন্ড করুন। একটি দীর্ঘ, শেয়ার করা গ্রাউন্ড ওয়্যার প্রতিটি স্টেজে ট্রানজিয়েন্ট ভোল্টেজ বাড়িয়ে দেয় এবং আপনার তৈরি করা সমন্বয়কে ব্যর্থ করে দেয়। কার্যকর বজ্র সুরক্ষা শুধুমাত্র সাপ্রেসরের উপর নয়, বরং এই শেয়ার করা আর্থ রেফারেন্সের উপর নির্ভর করে। প্রথমে সার্জ সাপ্রেশন রিটার্নটি রাউট করুন, তারপর এর চারপাশে সিগন্যাল গ্রাউন্ডগুলো স্থাপন করুন।

পিসিবি লেআউট এবং বিচ্ছিন্নকরণ কৌশল

ক্রিপেজ, ক্লিয়ারেন্স এবং স্লটিং

ক্রিপেজ হলো দুটি পরিবাহীর মধ্যবর্তী পৃষ্ঠতল বরাবর পথ। ক্লিয়ারেন্স হলো বায়ুর মধ্য দিয়ে একটি সরলরৈখিক ফাঁক। দূরত্ব খুব কম হলে একটি ক্ষণস্থায়ী ভোল্টেজ এদের যেকোনো একটির মধ্যে দিয়ে লাফিয়ে যাবে। উচ্চ-ভোল্টেজ প্যাডগুলোর মধ্যে একটি স্লট কাটলে পৃষ্ঠতলের পথটি দীর্ঘতর হয়। প্যাডগুলোর মধ্যে ১ মিমি চওড়া একটি স্লট পৃষ্ঠতলের পথের দৈর্ঘ্য প্রায় দ্বিগুণ করতে পারে। এটি ট্র্যাকিং বা আর্কিং-এর সম্ভাবনাকে ব্যাপকভাবে কমিয়ে দেয়। একটি ২ মিমি চওড়া স্লট বোর্ডকে বড় না করেই ক্রিপেজ পথে কয়েক মিলিমিটার যোগ করে।

যখন বোর্ডের আকারের কারণে বড় ক্রিপেজ দূরত্ব বজায় রাখা কঠিন হয়ে পড়ে, তখন স্লট এবং ভৌত প্রতিবন্ধক ব্যবহার করুন। একটি কম্প্যাক্ট ৮০০ ভোল্টের কনভার্টার ১ মিমি স্লট এবং একটি ভালো ইনসুলেটিং উপাদান দিয়ে তার স্পেসিং পূরণ করতে পারে। ১২০০ ভোল্টের একটি ইন্ডাস্ট্রিয়াল মোটর কন্ট্রোলার (দূষণ মাত্রা ২, আইপিসি-২২২১, গ্রুপ II উপাদান) একটি ছোট বোর্ডে ব্যবহারের জন্য কনফরমাল কোটিং-এর সাথে একটি স্লট যুক্ত করে। ট্রেসের তীক্ষ্ণ বাঁক এবং ধার এড়িয়ে চলুন, কারণ এগুলো বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রকে সংকুচিত করে। খুব উচ্চ ভোল্টেজের ট্রেসগুলোকে অভ্যন্তরীণ স্তর থেকে দূরে রাখুন। যেকোনো ধারালো প্রান্তযুক্ত মেটাল প্যাটার্ন একটি ইনসুলেটরের উপর ক্ষেত্র বাড়িয়ে দিতে পারে এবং ফ্ল্যাশওভার ঘটাতে পারে।

কমন মোড চোক, ওয়াই ক্যাপাসিটর এবং আইসোলেশন ব্যারিয়ার

একটি কমন মোড চোক দুই বা ততোধিক পাওয়ার লাইনের সাধারণ নয়েজকে ব্লক করে। এর বিপরীত ওয়াইন্ডিংগুলো ডিফারেনশিয়াল কারেন্টের জন্য একে অপরকে বাতিল করে দেয় এবং কমন-মোড নয়েজের প্রতি উচ্চ ইম্পিডেন্স প্রদর্শন করে। এটিকে মেইনস ইনপুটের কাছে স্থাপন করুন এবং X ও Y ক্যাপাসিটর এবং সার্জ প্রোটেকশন স্টেজের সাথে সমন্বয় করুন। Y ক্যাপাসিটরগুলো কমন-মোড নয়েজকে শান্ট করে আর্থে পাঠিয়ে দেয়। X ক্যাপাসিটরগুলো লাইন এবং নিউট্রাল জুড়ে ডিফারেনশিয়াল-মোড নয়েজ ফিল্টার করে। ট্রানজিয়েন্ট-ভোল্টেজ-সাপ্রেশন ডায়োড এবং অন্যান্য সার্জ প্রোটেক্টিভ ডিভাইসগুলোর সাথে একত্রে, এই অংশগুলো সার্জ সাপ্রেশন এবং হাই ফ্রিকোয়েন্সি ফিল্টার গঠন করে যা অবশিষ্ট ট্রানজিয়েন্ট ভোল্টেজকে আইসি থেকে দূরে রাখে।

একটি ফেরাইট চোক স্যাচুরেট হয়ে যায়। একটি উচ্চ-শক্তির কমন-মোড সার্জ এর কোরকে স্যাচুরেট করে সরাসরি এর মধ্য দিয়ে চলে যেতে পারে। চোকের পাশাপাশি আলাদা সার্জ প্রোটেকশন ডিজাইন করুন এবং চোককে কখনোই সার্জ সাপ্রেসার হিসেবে ব্যবহার করবেন না। IEC 60384-14 অনুযায়ী Y ক্যাপাসিটরের ক্লাস রেটিং অনুসারে এর আকার নির্ধারণ করুন এবং নিশ্চিত করুন যে যন্ত্রাংশটি আপনার লক্ষ্যমাত্রার সর্বোচ্চ ভোল্টেজ সহ্য করতে পারে।

ডিএফএম এই সবকিছুর আকার দেয়। ফ্যাব্রিকেশন নিয়মের জন্য তামা আউটলাইন থেকে প্রায় ০.৩–০.৪ মিমি দূরে থাকে, কিন্তু তারপর ক্রিপেজ প্রান্ত বরাবর চ্যাসিস পর্যন্ত চলে যায়। একটি আইসোলেশন স্লটে প্লেটিং করা যায় না, এবং রাউটিংয়ের জন্য প্রায় ১.০–১.৫ মিমি জায়গা প্রয়োজন, তাই বৈদ্যুতিক পথকে অবশ্যই স্লটের প্রান্তগুলো থেকে দূরে রাখতে হবে। আইসোলেশন জোনের ফ্লাক্স এবং সোল্ডার বলগুলো ইনস্টলড পলিউশন হিসেবে কাজ করে। ঐ বেল্টটিকে পার্টস, ভায়াস, সিল্ক এবং টেস্টপয়েন্টের জন্য একটি কিপআউট হিসেবে বিবেচনা করুন। কোটিং করার অনুমানের উপর ভিত্তি করে ক্যাডে ক্রিপেজ সঙ্কুচিত করবেন না, যদি না আপনি এটি নির্দিষ্ট করে পরীক্ষা করেন।

সীমাবদ্ধ এলাকা	উৎপাদন ট্রেডঅফ
বোর্ডের প্রান্তের ভাঁজ	কপার পুলব্যাক প্রান্ত বরাবর চ্যাসিস পর্যন্ত একটি পথ তৈরি করে।
বিচ্ছিন্ন স্লট	প্লেটিং করা যাবে না; রাউটিংয়ের প্রস্থের কারণে পথটি স্লটের প্রান্তগুলো এড়িয়ে যেতে হয়।
বাধা বরাবর ভায়াস	সরু মাস্ক ড্যামগুলো পৃষ্ঠতলে প্যাডের সাথে প্যাড সেলাই করে যুক্ত করা হয়।
সমাবেশের অবশিষ্টাংশ	আইসোলেশন জোনে ফ্লাক্স ও সোল্ডার বল দূষণ হিসেবে কাজ করে।
কনফরমাল লেপ	শুধুমাত্র নির্দিষ্ট করা ও পরিদর্শন করা হলেই দূষণের মাত্রা কমায়।

কানেক্টরে অল্প সময়ের জন্য উচ্চ ভোল্টেজের একটি প্রবাহ আসে। এটি চিপের সবচেয়ে দুর্বল স্থান খুঁজে বের করে এবং সেটিকে ভেঙে দেয়। পর্যায়ক্রমিক সুরক্ষা ব্যবস্থা সেই শক্তির গতি কমিয়ে দেয়। এরপর গ্রাউন্ডিং এবং লেআউট নির্ধারণ করে যে ক্ল্যাম্পটি ঠিকমতো কাজ করবে কি না। সার্জ প্রোটেকশন একটি সম্পূর্ণ ব্যবস্থা, শুধু একটি অংশ নয়।

মূল বিষয়গুলো আবার এখানে দেওয়া হলো। প্রথমত, আপনার সার্জ এনভায়রনমেন্ট এবং টেস্ট লেভেল নির্ধারণ করুন। MOV, GDT, এবং TVS স্টেজগুলোর মধ্যে ইম্পিডেন্স যোগ করে সেগুলোকে একসাথে কাজ করান। সার্জ প্রোটেক্টরের লিডগুলো ছোট এবং সোজা রাখুন। লেআউট করার আগে আর্থিং-এর পথ পরিকল্পনা করুন। ক্রিপেজ, ক্লিয়ারেন্স, এবং DFM লিমিটের নিয়মগুলো অনুসরণ করুন। প্রতিটি সার্জ সাপ্রেসর এমনভাবে স্থাপন করুন যাতে এটি চ্যাসিস গ্রাউন্ডে কারেন্ট শান্ট করে।

পরবর্তী নির্মাণকাজের আগে আপনার বর্তমান সার্জ সাপ্রেশন, গ্রাউন্ডিং এবং লেআউট প্ল্যান এই ধারণাগুলোর সাথে মিলিয়ে দেখুন।

FAQ

সার্জ প্রোটেক্টর ঠিকঠাক দেখালেও ট্রান্সসিভারটি কেন বিকল হয়ে যায়?

প্রোটেক্টরটি হয়তো খুব ধীরে ক্ল্যাম্প হয়েছে অথবা কানেক্টর থেকে অনেক দূরে বসানো ছিল। লম্বা লিডের কারণে ইন্ডাক্টিভ ড্রপ হয়, ফলে আইসি-তে অবশিষ্ট ভোল্টেজ তার সীমা ছাড়িয়ে যায়। যন্ত্রাংশটিকে দোষারোপ করার আগে লিডের দৈর্ঘ্য এবং আর্থিং-এ ফিরে যাওয়ার পথটি পরীক্ষা করে দেখুন।

একটি টিভিএস ডায়োড কি একা একটি বোর্ডকে রক্ষা করতে পারে?

না। একটি TVS দ্রুত ক্ল্যাম্প করে কিন্তু খুব কম শক্তি সামলাতে পারে। বজ্রপাতের ফলে সৃষ্ট আকস্মিক শক্তিবৃদ্ধি এর রেটিং ছাড়িয়ে যায়। এর আগে আপনার একটি GDT বা MOV স্টেজ প্রয়োজন, এবং স্টেজগুলোর মধ্যে ইম্পিডেন্স রাখতে হবে যাতে শক্তি পুরো চেইন জুড়ে ছড়িয়ে পড়ে।

সার্জ প্রোটেক্টরের লিডগুলো কতটা ছোট হওয়া প্রয়োজন?

মেইন নেটওয়ার্ক বা আর্থের সাথে সংযোগটি ০.৫ মিটারের কম দূরত্বে, সোজা এবং কম বাঁকযুক্ত রাখুন। অ্যারেস্টার এবং যন্ত্রপাতির মধ্যবর্তী ক্যাবল ১০ মিটারের কম রাখুন। এর বাইরে, লোডের কাছাকাছি একটি দ্বিতীয় কোঅর্ডিনেটেড প্রোটেক্টর যুক্ত করুন।

চ্যাসিস গ্রাউন্ডের সাথে সিগন্যাল গ্রাউন্ড কোথায় সংযুক্ত করব?

সেগুলোকে এক বিন্দুতে সংযুক্ত করুন, তারপর উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি রিটার্নের জন্য কয়েকশ pF-এর একটি ছোট ক্যাপাসিটর যোগ করুন। এটি সুরক্ষা সংযোগটিকে মজবুত রাখে এবং গ্রাউন্ড লুপ তৈরি না করেই নয়েজকে একটি সংক্ষিপ্ত পথ দেয়।