คำแนะนำเค้าโครง ESD Diode

ฉันมีตัวเชื่อมต่อ DB25 I / O ผ่านรู หมุดเชื่อมต่อกับ SMT MCU ซึ่งฉันต้องการป้องกันจาก ESD โดยเฉพาะ IEC 61000-4-2 ฉันต้องการใช้ไดโอด SMT Zener เพื่อป้องกันพิน

ฉันกำลังพิจารณาเค้าโครงต่างๆ ฉันคิดว่าเลย์เอาต์ที่ดีที่สุดจะมีไดโอดระหว่าง DB25 และ MCU ด้วยวิธีนี้เหตุการณ์ ESD สามารถสับเปลี่ยนกับกราวด์ก่อนที่จะเข้าสู่ MCU

MCU <-> ไดโอด <-> DB25

อย่างไรก็ตามฉันต้องการใช้ประโยชน์จากช่องผ่านใน DB25 เพื่อทำให้การกำหนดเส้นทางง่ายขึ้นและลดจำนวนจุดแวะที่ฉันต้องการ อย่างไรก็ตามในการทำเช่นนั้นไดโอดจะสิ้นสุดใน "ด้านอื่น ๆ " ของ DB25

MCU <-> DB25 <-> ไดโอด

นี่เป็นความคิดที่ไม่ดีเหรอ? ฉันกังวลเล็กน้อยว่าการนัดหยุดงาน ESD ที่รวดเร็วเพียงพอสามารถ "แยก" และเข้าถึง MCU ก่อนที่ไดโอดจะเริ่มดำเนินการอย่างสมบูรณ์

หากเป็นกรณีนี้จะลดลงหรือไม่หากการติดตาม MCU <-> DB25 ถูกเรียกใช้บนชั้นล่างในขณะที่ DB25 <-> การติดตามไดโอดอยู่ที่ชั้นบนสุด จุดจบที่เพิ่มเข้ามาระหว่าง MCU และ DB25 จะสนับสนุนกระแส ESD ผ่านไดโอดแทนหรือไม่?

ESD นั้นยากที่จะจัดการและวิธีแก้ปัญหาก็คือมนต์ดำมากกว่าวิทยาศาสตร์ สิ่งที่คุณต้องการคือความต้านทานต่อพื้นดินที่เล็กกว่าความต้านทานต่อชิปที่คุณกำลังปกป้อง มีหลายวิธีในการทำเช่นนี้และวิธีแก้ปัญหาที่ใช้งานได้จริงส่วนใหญ่อาจเกี่ยวข้องกับหลายสิ่งในคราวเดียว

1. การวางตำแหน่งและการกำหนดเส้นทางการติดตามเป็นการเริ่มต้นที่ดี ตามที่คุณระบุไว้ MCU <-> ไดโอด <-> DB25 น่าจะดีที่สุดแม้ว่า MCU <-> DB25 <-> ไดโอดสามารถทำงานได้ เพื่อให้มันทำงานได้ร่องรอยของไดโอดควรจะหนาและสั้น การติดตามไปยัง MCU ควรมีความยาวและผอม แต่ IMHO การทำเช่นนี้ไม่เพียงพอสำหรับผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์

2. ใส่ตัวต้านทานหรือเฟอร์ไรต์บางชนิดระหว่าง DB25 / ไดโอดและ MCU ฉันชอบตัวต้านทานสำหรับสิ่งนี้เพราะความต้านทานของพวกมันสามารถคาดเดาได้ที่ความถี่สูง แต่ลูกปัดก็สามารถทำงานได้เช่นกัน ตัวต้านทานประมาณ 10 ถึง 50 โอห์มนั้นดีขึ้นอยู่กับลักษณะของสัญญาณที่คุณใช้ ตัวต้านทาน / เม็ดบีดนี้จะเพิ่มความต้านทานให้กับ MCU โดยจะแนะนำ ESD ให้กราวด์ด้วยวิธีที่แตกต่างกัน

3. ใส่ตัวเก็บประจุควบคู่กับไดโอด ค่า 3 nF เหมาะสำหรับการป้องกัน ESD แต่ขึ้นอยู่กับสัญญาณของคุณคุณอาจต้องใช้สัญญาณที่เล็กกว่าหรือใหญ่กว่าหรือไม่มีเลยก็ได้ ที่ใหญ่ที่สุดที่คุณสามารถหลีกเลี่ยงได้จะช่วยลดปัญหา EMI ของคุณได้ ฟังก์ชั่นพื้นฐานของฝาครอบคือการดูดซับแรงกระแทก ESD อย่างรวดเร็วและปล่อยอีกครั้งช้ากว่าและมีแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กลง หากฝามีขนาดใหญ่พอก็ไม่จำเป็นต้องใช้ไดโอด ขีด จำกัด นี้ยังสร้างตัวกรอง RC พร้อม # 2 ด้านบนและป้องกัน EMI ไม่ให้เข้าหรือออกจากกล่อง

4. เชื่อมต่อตัวป้องกันของ DB25 เข้ากับกราวด์ของแชสซีและตรวจสอบให้แน่ใจว่าแชสซีของคุณสร้างเกราะที่ดี

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันมีปัญหากับอุปกรณ์ USB ที่จะพังเมื่อใดก็ตามที่มี ESD zap เกิดขึ้นภายในระยะ 8 ฟุต ในตอนท้ายฉันต้องเชื่อมต่อเปลือก USB เข้ากับแชสซีเพิ่มตัวต้านทาน 33 โอห์มในสายข้อมูล USB เพิ่มแคปและไดโอด จนกว่าฉันจะทำทั้งหมดที่ฉันยังคงประสบกับความล้มเหลว ถ้าฉันปล่อยให้หนึ่งในนั้นใด ๆ มันจะล้มเหลว ตอนนี้มันทำงานได้ดีแม้จะมีประกายไฟยาว 1 นิ้วไปยังตัวเครื่อง

เริ่มต้นด้วยฉันจะใช้ไดโอดปราบปรามพิเศษESDแทนไดโอดซีเนอร์ทั่วไป มันเร็วกว่าและทนต่อแรงดันสูงได้ดีกว่า

ความกังวลของคุณเกี่ยวกับตำแหน่งสัมพัทธ์เป็นธรรม กระแสอาจแยกออกและถึงไดโอดป้องกันและตัวควบคุม ดังนั้นจึงควรวางไดโอดไว้ระหว่างตัวเชื่อมต่อและตัวควบคุมและอย่าวางไว้บนตัวติดตามสตับเนื่องจากคุณจะสร้างปัญหาเดียวกัน วางไดโอด ESD บนตัวติดตาม

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระยะทางและความต้านทานต่อระนาบกราวด์นั้นสั้นที่สุด ยิ่งพื้นที่ดินมีขนาดใหญ่เท่าใดความจุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
อย่านับบนโลกมากเกินไปเพราะมันอยู่ไกลเกินไป การคายประจุสามารถจับ CMOS ทั้งหมดของคุณก่อนที่มันจะถึงโลก

หากเป็นไปได้ให้ลองทำ "สายล่อฟ้า" ซึ่งอาจเป็นร่องรอยเปลือยที่สิ้นสุดที่ 0.1 มม. จากร่องรอยพื้นดินเปลือยดังนั้นการคายประจุ ESD สามารถจุดประกายช่องว่างได้
สำหรับโครงการหนึ่งเรามีรอยแยกขนาดเล็กในกล่องหุ้มซึ่งเปิด PCB ในระยะ 2.5 มม. ไปด้านนอกของตู้หุ้มในสถานที่ซึ่งผู้ใช้จะต้องสัมผัส (ปุ่ม) ดังนั้นฉันจึงกลัวว่าการคายประจุ ESD อาจผ่านช่องว่าง ฉันเอาทองแดงที่อยู่ใกล้เคียงทั้งหมดออกและวางตัวต้านทาน 0603 โดยที่ปลายด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับพื้นดินส่วนอีกอันอยู่ใต้ร่อง แนวคิดก็คือถ้าเราไม่สามารถหลีกเลี่ยงการปลดปล่อยเราอย่างน้อยก็รู้ว่ามันผ่านไปแล้วดังนั้นตัวต้านทานควรทำงานเป็นสายล่อฟ้า ตัวต้านทานแทน 0$\Omega$จัมเปอร์ลดการคายประจุปัจจุบันซึ่งมิฉะนั้นจะจับคู่กับการติดตามในบริเวณใกล้เคียงและทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้ามากเกินไป ผลการทดสอบ ESD นั้นใช้ได้