Açık devre toprak piminde ESD vuruşu

Şarj ve veri aktarımı için harici olarak açık bir USB konektörüne sahip pille çalışan bir cihaz için bir devre tasarladım. Kalkan bağlantısı olmayan standart olmayan, yerleştirilebilir bir USB konektörüdür ve tüm devre, şasi / koruyucu topraklama olasılığı olmayan plastik bir kasaya yerleştirilmiştir, aşağıdaki resimdeki gibi:

ESD koruması için, burada sağlanan neredeyse tüm tasarım önerilerini izledim: http://www.semtech.com/images/promo/Protecting_USB_Ports_from_ESD_Damage.pdf

Vbus, D + veya D- pozitif veya negatif ESD darbesi çarptığında geçerli yolu görselleştirebilirim; yani dümen diyotları negatif nabız iletir veya pozitif nabız için merkezi TVS'ye yönlendirir, lütfen anlayışım kapalıysa düzeltin.

Ancak, maruz kalan GND pininin kendisi zap'ı alırsa ne olacağından emin değilim.

Sorular:

1. GND pimi üzerindeki negatif ESD vuruşu Vbus üzerindeki pozitif darbe ile aynı etkiye sahip olacak mı, yani kenetlemeye yol açan merkezi çığ TV'lerinin bozulması?

2. GND'ye pozitif bir ESD çarpması durumunda, direksiyon diyotları ve / veya merkezi TVS tüm enerjiyi iletir ve tüm enerjiyi (eğer önemli olursa eksi 1 diyot Vf düşüşü) devrenin geri kalanına iletir ve böylece yıkım !? Aşağıdaki durumu tasvir etmeye çalıştım:

(Resim yukarıda belirtilen bağlantıdan değiştirildi)

Düşündüğüm çözümler:

1. Vbus'u merkezi TVS'den ayırın ve devrenin geri kalanında daha sonra ters voltaj korumasıyla (iki-yönlü TVS'nin -Vclamp'ını tolere etmek için) Vbus ve GND arasında bağımsız bir çift yönlü TVS tanıtın. Yine de direksiyon diyotlarının iletilmesini engellemeyebilir, ayrıca ileriye dönük diğer IO pinlerinde GND'ye şant eden diğer tek yönlü TVS diyotları da olabilir.

2. Sağladığı USB GND ve devre GND arasına, yetersiz empedans için ne olursa olsun bir ferrit boncuk yerleştirin!

Herhangi bir öneri / fikir açığız, teşekkür ederim!

Not:

• Devre Vbus'tan güç çekebildiğinden, Vbus-GND döngüsüne seri dirençler eklenemez

• IEC 61000-4-2 , Seviye 4'e göre planlı test (8 / 15kV kontak / hava deşarjı). USB kablosu bağlı olmadan test sırasında cihaz pil gücüyle çalışacaktır, bu nedenle ESD grevleri için tüm pinlere kolayca erişilebilecektir.

Akla ilk gelen şey, ESD testinin normal çalışma sırasında normalde erişilebilir noktalarda yapılması gerektiğidir. Neyi inşa ettiğinizi açıklamadığınız için, sorunuzda belirsiz bir cevap oluşuyor. Test ayrıca sorunuzda açıklanmamıştır ve en önemli şey ESD tabancasının hangi noktalara bağlandığıdır. İnsan gövde modeli toprağa göre olan.

Olumlu grev derken, yeryüzü açısından olumlu mu demek istediniz? Neye göre olumlu? Akım en düşük empedans yolunu kaynağa geri götürecektir. ESD tabancasının negatif veya toprak tarafını bir şeye bağlamanız gerekir. Normalde toprak veya şasi topraklamasına bağlanır. Akım kaynağa geri dönmelidir, bu nedenle tahtaya ESD tabancası bağlıyken tahtaya vurursanız, geri alabileceği birkaç 'potansiyel' yol vardır. Usb kalkanı, usb topraklaması, D + ve D- telleri, Vbus ve hava var. Hava, birkaç pF kapasitansa sahip 10 ^ 6 ila 10 ^ 9 direnç gibidir. D + ve D telleri, kablonun tahrik ucunda ne olursa olsun, en azından Rt direncine sahiptir. Vbus muhtemelen üzerinde bir voltaj regülatörü olurdu, bu yüzden Rt'den daha az olacaktır.

Bu sorunun cevabı, toprak zemini kaynağa geri götürecek (eğer esd tabancası toprağa bağlıysa ve tüm yollar bir dereceye kadar görecek, zemin akımın çoğunu alacak)

Tasarıma geri dön: USB'nin etrafında bir kalkanın olmasının nedeni, gürültüyü ve ESD'yi V + ve V kablolarının yanındaki topraklama telinden uzağa kaydırmaktır. Karşılıklı endüktif kuplaj nedeniyle, veri noktalarına geçen ve en azından gönderilen paketi nakavt eden bir miktar parazit oluşturabilirsiniz.

En iyi şey, gürültüyü ve ESD'yi veri ve usb topraklarından uzaklaştırmak için kalkanı kullanmak olacaktır. Bir sonraki en iyi şey (ve önerilmez) ESD'yi usb kablosunun toprak kablosundan aşağı kaydırmak olacaktır.

Eğer pcb insanlar tarafından işleniyorsa, pcb'yi bir ESD olayı tarafından görülen ilk şey olacak şekilde tasarlamaya çalışın. İdeal durum, cihazınızı usb kalkanına bağlayan metal bir kasaya sahip olmak olacaktır. Muhafazayı blendaja bağlayamıyorsanız (önerilmez) toprağa bağlayın. Muhafazanız yoksa koruma halkaları ve güzel ve sağlıklı bir zemin düzlemi kullanmayı deneyin.

Pille çalışan aygıt için, sonunda topraklanmadığı için Deşarj Değil olarak bulacaksınız . Hangi ESD için geçen bir senaryo düşünün. Teknisyen her zaptan sonra toprağa deşarj olmanıza yardımcı olmadıkça.

ESD'nin daha hızlı nötralize olmasını sağlamak için Vbus ve Gnd arasına 10 uF'lik bir kapak ekleyin. USB konektörüne en yakın. Zap + 8kV ila Gnd olduğunda, kapak bazı ESD enerjisini almak için biraz deşarj olur. İstemediğim şey, boşaltma hareketini zemimden bulmak, bazı bileşenlerde bir toprak pimine gitmek ve ardından bileşenin besleme piminden çıkmaktır.

Seramik tabanlı TV'ler geliyor ve reaksiyon süreleri geleneksel diyot bazlı TV'lerden çok daha hızlı.