Удар ESD по контактному заземленню на відкритому контурі

Я створив схему пристрою, що працює на акумуляторі, який має роз'єм USB зовнішньо для підзарядки та передачі даних. Це нестандартний роз'ємний USB-роз'єм, що не має підключення екрана, і весь ланцюг розміщений у пластиковому корпусі без можливості заземлення / захисного заземлення, як-от на зображенні нижче:

Для захисту ESD я дотримувався майже точної рекомендації щодо дизайну, наданої тут: http://www.semtech.com/images/promo/Protecting_USB_Ports_from_ESD_Damage.pdf

Я можу візуалізувати поточний шлях, коли Vbus, D + або D- потрапляє позитивний чи негативний імпульс ESD, тобто рульові діоди вперед проводять негативний імпульс або переходять на центральну ТВС для позитивного імпульсу, будь ласка, виправте, якщо моє розуміння вимкнено.

Однак я не впевнений, що станеться, якщо оголений контактний GND сам отримає зап.

Запитання:

1. Чи матиме негативний удар ОУР на штифті GND такий же ефект, як позитивний імпульс на Vbus, тобто зрив центральної лавинної ТВС, що веде до затиску?

2. У разі позитивного удару ОУР по GND, чи будуть рульові діоди та / або центральний ТВС вперед проводити і передавати всю енергію (мінус 1 діод Vf падає, якщо це взагалі має значення) до решти ланцюга, тим самим руйнуючи хаос !? Я спробував зобразити ситуацію нижче:

(Зображення модифіковане із посилання, цитованого вище)

Рішення, які я розглядаю:

1. Відключіть Vbus від центрального ТВС і введіть автономний двосторонній ТВС між Vbus та GND з подальшим захистом від зворотного напруги для решти ланцюга (щоб терпіти -Vclamp бі-ре-TVS). Це все ще не може перешкоджати проведенню рульових діодів, а також є інші однонаправлені диоди ТВС, що мантуються до GND, на інші відкриті штифти IO, які також можуть проводити вперед.

2. Введіть феритову намистину між відкритим USB GND та ланцюгом GND для будь-якого мізерного опору, який він може забезпечити!

Будь-які пропозиції / розуміння вітаються, дякую!

PS:

• Оскільки схема може черпати живлення від Vbus, послідовні резистори не можуть бути додані в контур Vbus-GND

• Планові випробування згідно IEC 61000-4-2 , рівень 4 (контактний / повітряний розряд 8/15 кВ). Під час тестування пристрій буде працювати від акумулятора під час тестування, не підключаючи кабель USB, отже, всі штирі будуть легко доступні для ударів ESD.

Перше, що спадає на думку, - тестування ОУР слід робити в пунктах, які, як правило, доступні під час нормальної роботи. Оскільки ви не описували, що ви будуєте, у вашому запитанні це складається з певної невиразної відповіді. Тестування також не описується у вашому питанні, і найголовніше - до яких пунктів підключено пістолет ОУР. Модель тіла людини стосується земної землі.

Коли ви говорите позитивний удар, ви маєте на увазі позитив щодо земної землі? Позитивний щодо чого? Струм збирається на найменший шлях опору назад до джерела. Ви повинні підключити негативну або заземлену сторону пістолета ОУР до чогось. Зазвичай він з'єднаний із землею або шасі. Струм повинен повертатися до джерела, тому якщо ви потрапили на плату із підключеним до землі пістолетом ОУР, у нього є кілька "потенційних" шляхів, які він може повернути назад. Є щит usb, земля usb, D + і D-провід, Vbus і повітря. Повітря - це як резистор 10 ^ 6 до 10 ^ 9 з ємністю декількох пФ. Проводи D + і D- мають принаймні опір Rt плюс усе, що є на ведучому кінці кабелю. Vbus, ймовірно, має регулятор напруги на ньому, так що він буде меншим, ніж у Rt.

Отже, відповідь полягає в тому, що земля повернеться до джерела (якщо у вас підключений пістолет esd до землі, і всі шляхи будуть бачити це певною мірою, земля займе більшу частину струму)

Повернення до дизайну: Повна причина наявності щита навколо USB - це перемикати шум та ШОД від проводу заземлення, що знаходиться поруч з V + та V-кабелями. Через взаємну індуктивну зв'язок ви можете отримати деякі перехідні процеси, які переходять на даталіни і, як мінімум, створюють шум, який вибиває пакет, який був відправлений.

Найкраще було б використовувати щит для шунтування шуму та ОУР подалі від даталінів та usb-землі. Наступне найкраще (і не рекомендується) - проводити маневровий електромонтажник вниз заземленням кабелю usb.

Якщо людиною обробляється друкована плата, спробуйте спроектувати друковану плату так, що це перше, що спостерігається у випадку ОСР. Ідеальною ситуацією було б мати металевий чохол, який закриває ваш пристрій, прив'язаний до екрану usb. Якщо ви не можете прив’язати корпус до щита (не рекомендується), прив'яжіть його до землі. Якщо ви не можете мати корпус, то спробуйте використати охоронні кільця і ​​хороший здоровий літак.

Для пристрою, що працює на акумуляторі, з часом ви виявите, що він не розряджається, оскільки він не заземлений. Що вважають прохідним сценарієм для ОУР. Якщо технік не допоможе вам скинутись на землю після кожного зап'явлення.

Щоб ЕСР швидше нейтралізувався, додайте 10uF проміжку між Vbus та Gnd. Найближчий до роз'єму USB. Якщо зап + 8 кВ до Gnd, ковпачок трохи розрядиться, щоб зайняти деяку кількість ОУР. Те, що я не хотів би, це знайти ходу розряду з мого ґрунту, переходить до заземлення в одному компоненті, а потім вийти з штифта живлення компонента.

Приходять керамічні базові ТВС, і час їх реакції набагато швидше, ніж звичайні діодні базові ТВС.