Recommandations sur la disposition des diodes ESD

J'ai un connecteur d'E / S DB25, à travers le trou. Les broches se connectent à un microcontrôleur SMT, que je veux protéger contre les décharges électrostatiques, en particulier la CEI 61000-4-2. Je souhaite utiliser des diodes SMT Zener pour protéger les broches.

J'envisage différentes dispositions. J'imagine que la disposition optimale aurait les diodes entre le DB25 et le MCU. De cette façon, un événement ESD peut être shunté à la terre avant d'arriver au MCU

MCU <-> Diodes <-> DB25

Cependant, je voudrais profiter des trous traversants du DB25 pour simplifier le routage et réduire le nombre de vias dont j'ai besoin. Cependant, ce faisant, les diodes se retrouveront de "l'autre côté" du DB25.

Diodes MCU <-> DB25 <->

Est-ce une mauvaise idée? Je m'inquiète légèrement de savoir si une frappe ESD suffisamment rapide pourrait "se séparer" et atteindre le microcontrôleur avant que les diodes ne commencent à conduire complètement.

Si tel est le cas, serait-il atténué si les traces MCU <-> DB25 étaient exécutées sur la couche inférieure, tandis que les traces DB25 <-> Diodes étaient sur la couche supérieure? Les vias ajoutés entre le MCU et le DB25 encourageraient-ils le courant ESD à traverser la diode à la place?

L'ESD est difficile à gérer et les solutions sont plus de magie noire que la science. Cela étant dit, ce que vous voulez, c'est que l'impédance à la terre soit plus petite que l'impédance de la puce que vous protégez. Il existe plusieurs façons de procéder, et la solution la plus pratique impliquera probablement plusieurs de ces choses à la fois.

1. Le placement et le routage des traces est un bon début. Comme vous l'avez noté, MCU <-> Diodes <-> DB25 est probablement le meilleur, bien que MCU <-> DB25 <-> Diodes puisse fonctionner. Pour le faire fonctionner, les traces vers les diodes doivent être épaisses et courtes. Les traces vers le MCU doivent être longues et minces. Mais, à mon humble avis, cela ne suffit pas pour un produit commercial.

2. Mettez une sorte de résistance ou de perle de ferrite entre le DB25 / Diodes et le MCU. Je préfère les résistances pour cela car leur impédance est plus prévisible aux hautes fréquences, mais une bille pourrait aussi fonctionner. Une résistance d'environ 10 à 50 ohms est bonne, selon la nature des signaux que vous utilisez. Cette résistance / perle augmentera l'impédance du MCU, guidant l'ESD à la terre d'une manière différente.

3. Mettez un condensateur en parallèle avec les diodes. Une valeur de 3 nF est idéale pour la protection ESD. Mais en fonction de votre signal, vous devrez peut-être en utiliser un plus petit ou plus grand, voire aucun. Le plus grand avec lequel vous pourrez vous en sortir réduira également vos problèmes EMI. La fonction de base du capuchon est d'absorber rapidement le choc ESD et de le réémettre plus lentement et avec une tension plus petite. Si le capuchon est suffisamment grand, la diode n'est pas requise. Ce capuchon forme également un filtre RC avec le numéro 2 ci-dessus et empêche les EMI d'entrer ou de sortir de la boîte.

4. Connectez le blindage du DB25 à la masse du châssis et assurez-vous que votre châssis constitue un bon blindage.

Récemment, j'ai eu un problème avec un périphérique USB qui se bloquait chaque fois qu'un zap ESD se produisait à moins de 8 pieds de la boîte. Au final, j'ai dû connecter la coque USB au châssis, ajouter des résistances de 33 ohms aux lignes de données USB, ajouter des bouchons et des diodes. Jusqu'à ce que j'aie fait tout ce que j'ai toujours connu des échecs. Si j'en laissais un, n'importe qui, ça échouerait. Maintenant, il fonctionne bien, même avec des étincelles de 1 pouce de long jusqu'au châssis.

Pour commencer, j'utiliserais des diodes de suppression ESD spéciales au lieu des diodes Zener communes; ils sont plus rapides et résistent mieux à la haute tension.

Vos préoccupations concernant le placement relatif sont justifiées. Le courant peut en effet se diviser et atteindre à la fois la diode de protection et le contrôleur. Par conséquent, placez toujours la diode entre le connecteur et le contrôleur, et ne les placez pas sur une trace de talon, car vous créerez le même problème. Placez la diode ESD sur la trace elle-même.

Assurez-vous que la distance et la résistance à un plan de masse sont aussi courtes que possible. Plus la surface au sol est grande, plus sa capacité est grande et plus la tension restante est faible.
Ne comptez pas trop sur terre, c'est trop loin; une décharge peut zapper tout ce que vous CMOS avant d'atteindre la terre.

$\Omega$Le cavalier réduit le courant de décharge, qui autrement se couplerait aux traces voisines et induirait des tensions excessives. Les résultats des tests ESD étaient bons.