ESD静电保护是指防止电子元件或器件在静电场的作用下损坏的一种防护措施。防止静电对电路造成损害,对于不同的应用场景和电路设计,需要采取不同的ESD防护方法。关于整改ESD静电保护的硬件技术,对外接口处的整改方法如下:
1、对于USB接口的整改方法:在USB的信号线D+,D-可增加一个ESD芯片(如SRV05-4),电源线上增加一个TVS二极管保护,防止干扰。
在PCB布局上的一些建议:
2、对于电源布局的整改:如图1所示,
图1
DCDC电源布局,在电压输出端经过电感,旁路电容和储能电容的布局如图,旁路电容C14、C13尽量靠近电感输出,取电压最好是经过电容C12后取电。目的是电路可更好滤波,减少干扰。
3、所有通过电源线,信号线上的高频旁路电容都尽量就近接地,以减小进入电路系统的ESD大电流,起到更好的吸收干扰的作用。
4、复位线,恢复出厂信号线,尽可能的短一点,因为越长的走线就越难承受ESD能量,故元器件的布局尽可能凑近以减短走线长度:若实在无法避免,线的两边尽量有地包裹,如图2所示:目的是减少其他信号干扰,避免受到干扰,使芯片无故重启。同时也可在电路上加电容,电阻,可增大内阻,防止过大的干扰信号。
图2
开关复位线布局也是同样的原理,在电路上可加上一个π型滤波电路,如下图图3所示,可更好的消除外界干扰,防止芯片重置。
图3
5、给芯片供电,电源走线尽量是先通过电容,在流向芯片,对芯片起到保护作用。如图4所示
图4
6、地线铺铜,尽量避免直角,会导致放电路径不一致,尽量使用拐角大于90°,直角尖会产生干,如图5所示,
图5
7、通讯线,先经过保护器件,在经过防雷管放电,防雷管就近接地,再经过TVS放电,线尽量短,回路尽可能小,可快速消除干扰信号。在地线上加上Y电容,可快速放电,消除静电。
图6
8、MUC和其他芯片可以分开取电,避免相互干扰,可在电路上加LC滤波电路。电路如图所示:
图7
9、也可使用多层板,多层板可大大改善系统抵抗ESD放电的能力。将第一层接地平面尽可能靠近信号走线层,可使用ESD瞬态放电在到达走线时能很快抵消。
10、加隔离,电气隔离也是抑制静电放电冲击的一种方法。在PCB上加隔离芯片或者光耦,变压器等,以及结合截止隔离喝屏蔽可以很好抑制静电放电冲击。
总的来说,关于防止ESD静电干扰的设计,电源平面,接地平面和信号线的布局是PCB ESD防护设计的重要措施之一。
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