¿Realmente debería haber una resistencia de 1 MΩ entre una muñequera antiestática y una computadora?

La resistencia de 1 mega es necesaria para proteger al usuario de fallas de otros equipos conectados a tierra.

Tenga en cuenta que la muñequera es una conexión permanente al sistema eléctrico del edificio. Si otra pieza del equipo experimenta una falla, podría haber una gran corriente de falla a través del sistema de cableado de tierra principal. Eso significa que, en circunstancias desafortunadas, el terminal de tierra de la red podría alcanzar un potencial peligroso. En este caso, la resistencia de 1 Mega limita la corriente del cable de tierra a través del usuario a un límite seguro.

Consulte este artículo de Wikipedia sobre el aumento del potencial de la Tierra , por ejemplo.

Extracto:

La resistencia de la Tierra es distinta de cero, por lo que la corriente inyectada en la tierra en el electrodo de puesta a tierra produce un aumento de potencial con respecto a un punto de referencia distante. El aumento potencial resultante puede causar un voltaje peligroso, a muchos cientos de metros de distancia de la ubicación real de la falla.

Por lo tanto, el sistema de cableado a tierra (y su muñeca), debido a su baja resistencia, tiene aproximadamente el mismo potencial del punto donde la corriente de falla ingresa a tierra, mientras que sus pies (a varios cientos de metros de distancia de ese punto) tienen un potencial más bajo. . Sin esa resistencia de 1Meg: ¡¡¡ZAPP!!!

EDITAR (para abordar la votación negativa y aclarar mi respuesta)

Dado que mi respuesta ha atraído un par de votos negativos y algunas críticas en los comentarios (no necesariamente relacionados, al menos no aparentemente), me siento obligado a aclarar algo, pero también me gustaría recordar a los votantes negativos para qué son los votos negativos: para respuestas que no son útiles, no están relacionadas con el tema o simplemente son incorrectas.

Primero: me dijeron que la regulación no requiere la resistencia de 1Meg por las razones que expliqué. Mi respuesta: nunca dije que mi explicación estuviera relacionada con alguna regulación (ni siquiera sabía que había una regulación específica para las muñequeras; por cierto, me gustaría ver alguna referencia), pero reconozco que podría haber sido más explícito.

Segundo: como escribí en un comentario, admito que mi escenario es menos probable que, por ejemplo, tocar un cable vivo o un evento de ESD cuya descarga rápida podría causar problemas. Sin embargo, como dijo alguien en un comentario, ¡Solo mueres una vez! Las fallas en los sistemas eléctricos ocurren y, a menudo, no están bajo su control , por lo que ningún nivel de cuidado de su parte podría prevenirlas, solo puede (intentar) prevenir las consecuencias. Por lo tanto, el escenario que describí es, en mi opinión, bien vale la pena considerarlo (por lo que está en el tema y es útil). Además, la pregunta en el título es ¿Debería realmente haber una resistencia de 1 MΩ entre una muñequera antiestática y una computadora? , no algo como¿Por qué las normas imponen una resistencia allí? o ¿Cuál es el escenario más probable para el que se coloca la resistencia? .

Para aclarar aún más mi punto, puede ver este artículo en Wikipedia sobre Stray Voltages . No todo está directamente relacionado con lo que estoy diciendo, pero la parte sobre las corrientes de retorno neutrales a través del suelo sí lo está. Extracto (énfasis mío):

El voltaje perdido se convirtió en un problema para la industria láctea algún tiempo después de que se introdujeran las máquinas ordeñadoras eléctricas, y una gran cantidad de animales estaban simultáneamente en contacto con objetos metálicos conectados a tierra con el sistema de distribución eléctrica . Numerosos estudios documentan las causas,[11] los efectos fisiológicos,[12] y la prevención,[13][14] de la tensión parásita en el entorno agrícola. Hoy en día, la tensión parásita en las granjas está regulada por los gobiernos estatales y controlada por el diseño de planos equipotenciales en las áreas donde el ganado come, bebe o da leche. Los aisladores neutros disponibles en el mercado también evitan que los potenciales elevados en el sistema neutral aumenten el voltaje de los cables neutros o de tierra de la granja .

(No tuve tiempo de buscar un artículo que involucre humanos castigados en lugar de vacas castigadas, pero entiendes el punto).

En pocas palabras: conectar un cuerpo humano a cualquier ruta de baja impedancia que pueda aumentar su potencial es peligroso y amenaza la vida , por lo que se deben implementar las medidas de seguridad adecuadas.

Tiene dos preguntas que cree que están relacionadas, ya que ambas se refieren a conexiones a tierra. ¡Sin embargo, las preguntas no están relacionadas!

P1) La conexión a tierra real, donde fluye la corriente de retorno del suministro, son los cables negros en el conector de alimentación ATX. De hecho, el chasis también está conectado a la placa base a través de los tornillos, pero esta conexión no es esencial para el funcionamiento normal. También puede utilizar una placa base sin esta conexión, por ejemplo, al probarla antes de montarla en una carcasa.

Pero la conexión ATX es fundamental. La fuente de alimentación ATX luego proporciona la conexión a tierra en sus tomas de corriente.

P2) Esto es para la descarga de ESD, casi no es necesario que fluya energía, ya que solo se trata de equilibrar los niveles de carga. Las descargas repentinas de ESD pueden dañar los componentes. Una resistencia de 1 Mohm es una resistencia lo suficientemente baja como para permitir el equilibrio de los niveles de carga.

¡Así que la resistencia de 1 Mohm no obstaculiza de ninguna manera la protección ESD!

Proporciona seguridad adicional. Si esa resistencia de 1 Mohm no estuviera allí y tocaría un voltaje vivo (como el voltaje de la red), una corriente fluirá fácilmente a través de usted y la pulsera. ¡La corriente puede entonces alcanzar niveles peligrosos! Esa resistencia de 1 Mohm en serie aumenta la resistencia de este camino a un nivel seguro. Si toca un cable vivo, puede sentir un "hormigueo", pero la corriente no puede alcanzar un nivel peligroso debido a la resistencia.

Entonces: la resistencia es una medida de seguridad para proteger al usuario, ¡que eres tú!

Experiencia en prevención de EOS/ESD

El motivo del rango aceptable de 1 M a 10 M es para limitar la descarga estática actual de las muñequeras. además reduce la corriente a tensiones vivas.

--- agregado

*Aunque la tensión de línea de VCA, la fuga aceptable de IEC/UL es de 500 uA para los filtros de línea, etc., se podría pensar que la muñequera podría reducirse a 240k con el mismo límite de seguridad, pero no para las piezas sensibles de EOS. Entonces, podría decir por ambas razones, pero la razón principal para la protección son las partes sensibles de EOS, de lo contrario, ¿por qué no 10M? o 22M o 50M? * Eso sería más seguro para los humanos, pero ese no es el objetivo principal de un "lugar de trabajo protegido por EOS", pero la seguridad en el lugar de trabajo también es importante.

• Lo hace descargando la carga del cuerpo lentamente al mismo potencial de la caja o referencia de tierra a la que está sujeta la resistencia de 1 M, mientras que la carga estática puede generarse por movimiento o cambio en la capacitancia del cuerpo con una carga fija, V=C/Q.

• Así, por ejemplo, considere una superficie corporal de 10000 pf al aire extraviado cargado a 10 kV y luego conectado a una resistencia limitadora de corriente de 1 M, podríamos esperar 10 k/1 M o 10 mA con un tiempo de caída de 1 M * 10 nF = 10 ms, que es más rápido que la preionización tiempo, por lo que la resistencia podría pasarse por alto. Pero con él conectado todo el tiempo, la tasa de acumulación de carga dV/dt es mucho más lenta que el tiempo de descarga, por lo que los niveles de carga del cuerpo se mantienen en niveles relativamente bajos.

• mientras tanto, el modelo de la punta del dedo de 100-300pF * 1M = 100u-300us el tiempo de caída mantiene los dedos con muñequeras a tierra descargados más rápido de los efectos eléctricos de la tribu y, por lo tanto, la acumulación de carga momentánea de 1kV se limita a 1mA.

  Para verificar esta comprensión usted mismo, recuerde el zap actual que escuchó con una llave o un dedo a una descarga ESD de metal y compare su experiencia al tocar un árbol conectado a tierra (no pintura o plástico) debido a la resistencia de la superficie, es probable que no sienta nada y, sin embargo, esto puede ser suficiente para dañar los FET de microondas sin protección con BDV de 25 V, pero su experiencia le dice que la resistencia de la superficie en serie limitó la corriente.

Para la prevención de sobrecarga electrostática o EOS, todas las superficies deben ser "disipadoras de estática" para evitar una descarga rápida.

La otra razón es reducir el tiempo de descarga de ionización potencial de 5 a 100 picosegundos, lo que crea transitorios de campo electrónico más rápido de lo que pueden responder los diodos ESD cuando las entradas CMOS están conectadas a cables largos (antena).

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Por las mismas razones, los pisos y las superficies de trabajo deben$10^{10}$Ohmios por cuadrado.

• Es bien sabido que las descargas de campos electrónicos en un lugar pueden conducirse a través de una trayectoria de tierra larga e irradiar desde esta trayectoria para dañar partes muy sensibles debido a la eficiencia de la antena resultante de las interconexiones a partes sensibles en frecuencias que dependen del tiempo de subida de la descarga.

• He visto fotos y muchos investigadores de revistas validan que la ESD del dedo puede tener un tiempo de transición actual de hasta 5-10 ps que ha sido capturado. Esto se traduce en un espectro de Fourier continuo de al menos f=1/3t o aproximadamente 25-50 GHz que tiene una longitud de onda muy corta correspondiente en el rango superior.

Por lo tanto, cualquier longitud puede capturar parte del campo transitorio y, por lo tanto, EOS no es seguro. Calificamos piezas solo con 100pF o 300F para la capacitancia del dedo humano debido a la pequeña área de contacto. Pero en realidad, entre dos manos podemos medir fácilmente con un medidor RLC y "buena área de contacto" con sondas 100 veces más de capacitancia. Por lo tanto, la ESD generada al caminar sobre pisos secos y polvorientos o alfombras de nailon de hotel con llave puede generar un arco saludable de 30 kV o ~ 3 cm y una buena descarga e irradiación dentro de toda la habitación. Debido a las propiedades y la física de RF, no se puede garantizar la eliminación de ningún Semi desprotegido, ni se puede garantizar que no esté "herido". nm en tensiones de ruptura de unión dieléctrica cargada (BDV) que abarcan xx nm.

Esta es también una limitación futura para la reducción de la litografía de la ley de Moore en las CPU. Si las uniones se hicieron mucho más pequeñas, puede acercarse a los niveles de BDV de silicio en clasificaciones de xx mV/nm.

• También es un gran desafío para los ingenieros de procesos de semiconductores evitar ESD en la fabricación de semiconductores con material cargado triboeléctricamente, por ejemplo, vapores de arseniuro de silicio y galio sobrecalentados que se depositan en las uniones.

• Una alternativa arriesgada pero efectiva cuando no se dispone de una muñequera es estar atento a las superficies triboeléctricas, las superficies de descarga y todos los dispositivos sensibles a la estática y tocar los dedos mientras sostiene una lengüeta de conexión a tierra de PCB antes de entregársela a la otra persona.
• O, mantenga siempre al menos un dedo en la carcasa de la PC para mantener la misma intensidad de campo E que la placa de circuito impreso conectada a tierra en el interior de la carcasa cuando cambie piezas.
• O para tocar suavemente una superficie conectada a tierra con la punta de su dedo "calibrado" 1M (usando DMM o RLC) y no toque su tablero antes de hacer esto, luego tenga en cuenta lo fácil que se pueden crear campos E.
• En mis últimos 40 años de experiencia antes de implementar la prevención de EOS en la fábrica de productos electrónicos, puedo decirles lo fácil que fue restablecer un emulador de Motorola o un Apple ][ solo desde ESD a 10 m de distancia. El laboratorio estaba rodeado por una jaula con conexión a tierra (antena) y, en la década de los 80, las alfombras comerciales de nailon fabricaban excelentes generadores de ESD con zapatos con suela de neopreno. (el cuero salado es mejor)

La mayoría de los MOBO usan separadores aislados, y algunos usan conductores, por lo que la conexión a tierra se realiza a través del enchufe de CC a la fuente de alimentación ATX a la tierra de la caja, donde la tierra es la referencia local a la caja. Cuando se conecta a la toma de corriente, la conexión a tierra local de la carcasa se conecta a tierra a través del cableado doméstico, pero es muy inductiva, por lo que la carcasa es la mejor protección.

(a excepción de los cables IO largos, caso especial, tenga en cuenta que pueden transportar cargas ESD por fricción triboeléctrica)

- ejemplo Cuando yo era TE Mgr, los técnicos arrastraban cables SCSI de 10 m en un piso de concreto seco (con polvo) y se conectaban a las torres en la prueba final y expulsaban los controladores SCSI de ESD, hasta que los entrenábamos para tocar la carcasa y el marco del conector antes de la conexión.

"Tocar con las manos desnudas" DESCARGARÁ MOMENTÁNEAMENTE su cuerpo ANTES de manipular cualquier objeto sensible a la estática (tablas, fichas, etc.). El uso de una muñequera drenará CONTINUAMENTE cualquier carga estática y lo mantendrá a salvo de cualquier cosa que toque.

Si pudiera hacer cualquier cosa con una mano, entonces tocar la carcasa de la computadora logra esencialmente lo mismo que usar una muñequera, excepto que USTED NO está protegido contra la electrocución como lo estaría con una muñequera disipadora de estática adecuada.