Рекомендации по компоновке диода ESD

У меня есть разъем ввода / вывода DB25, через отверстие. Контакты подключаются к SMT MCU, который я хочу защитить от электростатического разряда, в частности IEC 61000-4-2. Я хочу использовать стабилитроны SMT для защиты контактов.

Я рассматриваю различные макеты. Я полагаю, что оптимальная компоновка будет иметь диоды между DB25 и MCU. Таким образом, событие ESD может быть передано на землю до того, как оно попадет в MCU.

MCU <-> диоды <-> DB25

Тем не менее, я хотел бы воспользоваться сквозными отверстиями в DB25, чтобы упростить маршрутизацию и уменьшить количество переходных отверстий, которые мне понадобятся. Однако при этом диоды окажутся на «другой стороне» DB25.

MCU <-> DB25 <-> диоды

Это плохая идея? Я немного обеспокоен тем, может ли достаточно быстрый удар по электростатическому разряду «расколоться» и достичь MCU до того, как диоды начнут полностью проводить.

Если это так, будет ли это смягчено, если трассировки MCU <-> DB25 были выполнены на нижнем уровне, а трассы DB25 <-> диодов были на верхнем уровне? Будут ли дополнительные переходы между MCU и DB25 стимулировать ток ESD вместо диода?

С ОУР трудно бороться, а решения - это скорее черная магия, чем наука. Тем не менее, вы хотите, чтобы полное сопротивление заземления было меньше, чем полное сопротивление микросхемы, которую вы защищаете. Есть несколько способов сделать это, и наиболее практичное решение, вероятно, будет включать несколько из этих вещей одновременно.

1. Размещение и маршрутизация трасс - это хорошее начало. Как вы заметили, MCU <-> Diodes <-> DB25, вероятно, лучший, хотя MCU <-> DB25 <-> диоды могут работать. Чтобы это работало, следы на диодах должны быть толстыми и короткими. Следы к MCU должны быть длинными и тонкими. Но, ИМХО, просто сделать это недостаточно для коммерческого продукта.

2. Поместите резистор или ферритовый шарик между DB25 / Diodes и MCU. Я предпочитаю резисторы для этого, потому что их сопротивление более предсказуемо на высоких частотах, но шарик тоже может работать. Резистор от 10 до 50 Ом хорош, в зависимости от характера сигналов, которые вы используете. Этот резистор / шарик увеличит полное сопротивление MCU, направляя ESD на землю другим способом.

3. Положите конденсатор параллельно с диодами. Значение 3 нФ идеально подходит для защиты от электростатического разряда. Но в зависимости от вашего сигнала вам, возможно, придется использовать меньший или больший сигнал, или его вообще нет. Самое большое, что вы можете избежать, также уменьшит ваши проблемы с электромагнитными помехами. Основная функция цоколя - быстро поглощать электростатический заряд и переизлучать его медленнее и с меньшим напряжением. Если крышка достаточно большая, то диод не требуется. Этот колпачок также образует RC-фильтр с номером 2 выше и предотвращает вход или выход электромагнитных помех.

4. Подсоедините экран DB25 к заземлению шасси и убедитесь, что ваше шасси имеет хороший экран.

Недавно у меня возникла проблема с USB-устройством, которое зависало всякий раз, когда происходило падение ESD в пределах 8 футов от коробки. В конце концов мне пришлось подключить USB-оболочку к шасси, добавить 33-омные резисторы к линиям передачи данных USB, добавить заглушки и диоды. Пока я не сделал все это, я все еще терпел неудачи. Если бы я остановил один из них, любой, это потерпит неудачу. Теперь он работает безотказно, даже с искрами длиной 1 дюйм прямо на шасси.

Для начала я бы использовал специальные диоды подавления электростатического разряда вместо обычных стабилитронов; они быстрее и лучше выдерживают высокое напряжение.

Ваши опасения по поводу относительного размещения оправданы. Ток действительно может разделиться и достичь как защитного диода, так и контроллера. Поэтому всегда размещайте диод между разъемом и контроллером и не размещайте их на следе заглушки, потому что вы создадите ту же проблему. Поместите диод ESD на самой трассе.

Убедитесь, что расстояние и сопротивление относительно заземляющей плоскости максимально короткие. Чем больше площадь земли, тем больше ее емкость и ниже остаточное напряжение.
Не считайте слишком много на земле, это слишком далеко; разряд может уничтожить все ваши CMOS, прежде чем он достигнет земли.

$\Omega$Перемычка уменьшает ток разряда, который в противном случае соединялся бы с соседними следами и вызвал бы там чрезмерные напряжения. Результаты испытаний ESD были в порядке.