ESDダイオードレイアウトの推奨事項

DB25 I / Oコネクタ、スルーホールがあります。ピンは、ESD、特にIEC 61000-4-2から保護したいSMT MCUに接続します。SMTツェナーダイオードを使用してピンを保護したい。

いろいろなレイアウトを考えています。最適なレイアウトでは、DB25とMCUの間にダイオードがあると思います。このようにして、ESDイベントはMCUに到達する前にグランドにシャントできます。

MCU <->ダイオード<-> DB25

ただし、DB25のスルーホールを利用して、配線を簡略化し、必要なビアの数を減らしたいと思います。ただし、そうすることで、ダイオードはDB25の「反対側」に配置されます。

MCU <-> DB25 <->ダイオード

これは悪い考えですか？ダイオードが完全に導通し始める前に、十分に速いESDストライクが「分裂」してMCUに到達するかどうかについて、私は少し心配しています。

この場合、MCU <-> DB25トレースが最下層で実行され、DB25 <->ダイオードトレースが最上位層で実行されていれば、緩和されますか？MCUとDB25の間に追加されたビアは、ESD電流が代わりにダイオードを通過することを促進しますか？

ESDは扱いが難しく、解決策は科学よりも黒魔術です。つまり、必要なのは、アースへのインピーダンスを、保護しているチップへのインピーダンスよりも小さくすることです。これを行うにはいくつかの方法があり、最も実際的な解決策はおそらくこれらのいくつかを一度に含むでしょう。

1. トレースの配置とルーティングは良いスタートです。お気づきのように、MCU <->ダイオード<-> DB25がおそらく最適ですが、MCU <-> DB25 <->ダイオードでも機能します。これを機能させるには、ダイオードへのトレースを厚く短くする必要があります。MCUへのトレースは長くて薄くなければなりません。しかし、私見、これを行うだけでは商用製品には不十分です。

2. DB25 /ダイオードとMCUの間にある種の抵抗またはフェライトビーズを挿入します。インピーダンスは高周波で予測しやすいため、これには抵抗器を好みますが、ビーズも機能する可能性があります。実行している信号の性質に応じて、約10〜50オームの抵抗が適切です。この抵抗/ビーズはMCUへのインピーダンスを増加させ、ESDを別の方法でグランドに導きます。

3. コンデンサをダイオードと並列に配置します。ESD保護には3 nFの値が理想的です。ただし、信号によっては、小さい信号または大きい信号を使用するか、まったく使用しない場合があります。あなたが逃げることができる最大のものは、あなたのEMI問題も減らすでしょう。キャップの基本的な機能は、ESD衝撃をすばやく吸収し、より低い電圧でよりゆっくりと再放出することです。キャップが十分に大きければ、ダイオードは不要です。このキャップは、上記の＃2のRCフィルターも形成し、EMIがボックスに出入りするのを防ぎます。

4. DB25のシールドをシャーシアースに接続し、シャーシが適切なシールドになることを確認します。

最近、ESDのザップがボックスから8フィート以内で発生するたびにクラッシュするUSB​​デバイスの問題がありました。最後に、USBシェルをシャーシに接続し、33オームの抵抗をUSBデータラインに追加し、キャップとダイオードを追加する必要がありました。私がすべてをするまで、私はまだ失敗を経験しました。私がそれらのいずれかをやめた場合、それは失敗します。1インチの長い火花がシャーシに届いても、安定した動作をします。

まず、一般的なツェナーダイオードではなく、特別なESD抑制ダイオードを使用します。彼らはより速く、高電圧によく耐えます。

相対的な配置に関するあなたの懸念は正当化されます。電流は実際に分割され、保護ダイオードとコントローラーの両方に到達する可能性があります。したがって、常にコネクタとコントローラの間にダイオードを配置し、スタブトレース上には配置しないでください。同じ問題が発生するためです。ESDダイオードをトレース自体に配置します。

グランドプレーンまでの距離と抵抗ができるだけ短くなるようにしてください。接地面積が大きいほど容量が大きくなり、残りの電圧が低くなります。
地球上であまり数えないでください、それは遠すぎます。放電は、地球に到達する前にすべてのCMOSをザッピングできます。

可能であれば、何らかの「避雷針」を作ろうとすると、これも裸の接地トレースから0.1mmで終わる裸のトレースになる可能性があり、ESD放電がギャップに火花を出す可能性があります。
1つのプロジェクトでは、ユーザーが触れる場所（ボタン）で、PCBをエンクロージャーの外側から2.5mmの距離に露出させる小さなスリットがエンクロージャーにありました。そのため、ESD放電がスリットを通過するのではないかと心配しました。私は近くのすべての銅を取り除き、0603抵抗器を配置しました。一方の端はグランドに接続され、もう一方の端はスリットの下にあります。アイデアは、放電を回避できない場合、少なくともどこを通過するかを知っているため、抵抗器が避雷針として機能する必要があるということです。代わりに抵抗$\Omega$ジャンパーは、放電電流を低減します。そうしないと、近くのトレースに結合し、そこに過剰な電圧が誘導されます。ESDテストの結果は問題ありませんでした。