Рекомендації щодо розміщення діодів ESD

У мене роз'єм вводу / виводу DB25, прохідний отвір. Штифти підключаються до SMT MCU, який я хочу захистити від ESD, зокрема IEC 61000-4-2. Я хочу використовувати стаціонарні діоди SMT для захисту шпильок.

Я розглядаю різні макети. Я думаю, оптимальне розташування мали б діоди між DB25 та MCU. Таким чином, подія ESD може бути переведена на землю, перш ніж вона потрапить до MCU

MCU <-> Діоди <-> DB25

Однак я хотів би скористатися пробійками в DB25 для спрощення маршрутизації та зменшення кількості віз, які мені знадобляться. Однак при цьому діоди опиняться на "іншій стороні" DB25.

MCU <-> DB25 <-> Діоди

Це погана ідея? Я трохи стурбований тим, чи може досить швидкий удар ОУР «розколотися» і дійти до MCU до того, як діоди почнуть повністю проводити.

Якщо це так, чи було б це пом'якшено, якби сліди MCU <-> DB25 були запущені на нижньому шарі, тоді як сліди діодів DB25 <-> були на верхньому шарі? Чи можуть додаткові віа між MCU та DB25 заохочувати струм ESD замість цього діода?

З ОУР важко впоратися, а рішення - це більше чорна магія, ніж наука. З цього приводу, що вам потрібно, щоб імпеданс до заземлення був меншим, ніж опір мікросхемі, яку ви захищаєте. Існує кілька способів зробити це, і найпрактичніше рішення, ймовірно, передбачає відразу декілька таких речей.

1. Розміщення та маршрутизація слідів - хороший початок. Як ви зазначали, MCU <-> Diodes <-> DB25 - це, мабуть, найкраще, хоча MCU <-> DB25 <-> Diodes може працювати. Щоб вона працювала, сліди на діодах повинні бути товстими і короткими. Сліди до MCU повинні бути довгими і тонкими. Але, ІМХО, цього просто недостатньо для комерційного продукту.

2. Помістіть якийсь резистор або феритову бусинку між DB25 / Diodes та MCU. Я віддаю перевагу резисторам для цього, оскільки їхній імпеданс більш передбачуваний на високих частотах, але бісер також може працювати. Резистор приблизно від 10 до 50 Ом хороший, залежно від характеру сигналів, які ви працюєте. Цей резистор / бісер збільшить опір MCU, керуючи ОУР заземленням по-іншому.

3. Поставте конденсатор паралельно діодам. Значення 3 нФ ідеально підходить для захисту від ОУР. Але в залежності від сигналу, можливо, доведеться використовувати менший або більший. Найбільший, від якого ви зможете піти, також зменшить ваші проблеми з ІМС. Основна функція ковпачка полягає в тому, щоб швидко поглинати ШОД і повторно випромінювати його повільніше і з меншою напругою. Якщо ковпачок досить великий, то діод не потрібен. Цей ковпачок також утворює RC-фільтр №2 вгорі і не дозволяє EMI зайти або вийти з коробки.

4. Підключіть щит DB25 до ґрунту шасі та переконайтесь, що ваше шасі робить хороший щит.

Нещодавно у мене виникла проблема з USB-пристроєм, який може виходити з ладу кожного разу, коли відбувається запит ESD в межах 8 футів. Врешті-решт, мені довелося підключити USB-корпус до корпусу, додати 33 Ом резистори до ліній даних USB, додати шапки та діоди. Поки я не зробив усе, що я все-таки зазнав невдач. Якби я відмовився від одного з них, будь-якого, він би провалився. Тепер він працює міцно, навіть із 1-дюймовим довгим іскром прямо до шасі.

Для початку я б застосував спеціальні диоди для придушення ОУР замість звичайних стабілітронів; вони швидше і краще витримують високу напругу.

Ваші побоювання щодо відносного розміщення виправдані. Струм дійсно може розколотися і дійти як до діода захисту, так і до контролера. Тому завжди розміщуйте діод між роз'ємом і контролером, і не ставте їх на заглушку, тому що ви створите ту саму проблему. Помістіть діод ОУР на сам слід.

Переконайтесь, що відстань та опір до площини заземлення є максимально короткими. Чим більше площа землі, тим більша її ємність, і тим менше напруга, що залишилася.
Не рахуй занадто багато на землі, це занадто далеко; розряд може заповнити всі ваші CMOS до того, як він досягне землі.

Якщо можливо, спробуйте зробити якийсь "блискавичний стрижень", це може бути голий слід, що закінчується на 0,1 мм від також голого ґрунтового сліду, так що розрив ОУР може виблискувати через зазор.
Для одного проекту ми мали невеликий проріз у корпусі, який виставляв друковану плату на відстань 2,5 мм до зовнішньої частини корпусу, у місці, яке користувач торкався б (кнопка). Тому я побоювався, що скиди ШОЕ можуть пройти через щілину. Я видалив всю мідь поруч і помістив резистор 0603, один кінець з'єднаний із землею, а другий під щілиною. Ідея полягала в тому, що, якщо ми не можемо уникнути розряду, ми, принаймні, знаємо, де він проходить, тому резистор повинен працювати як блискавичний стрижень. Резистор замість 0$\Omega$перемичка зменшує струм розряду, що в іншому випадку з'єднається зі сусідніми слідами і викликає там надмірну напругу. Результати тестів ОУР були прекрасними.