ESD डायोड लेआउट सिफारिशें

Question

मेरे पास एक DB25 I / O कनेक्टर है, थ्रू-होल। पिन एक SMT MCU से जुड़ते हैं, जिसे मैं ESD, विशेष रूप से IEC 61000-4-2 से बचाना चाहता हूं। मैं पिन की रक्षा के लिए श्रीमती ज़ेनर डायोड का उपयोग करना चाहता हूं।

मैं विभिन्न लेआउट पर विचार कर रहा हूं। मुझे लगता है कि इष्टतम लेआउट में DB25 और MCU के बीच डायोड होंगे। इस तरह, एक ESD घटना को MCU में जाने से पहले धराशायी किया जा सकता है

MCU <-> डायोड <-> DB25

हालाँकि, मैं रूटिंग को सरल बनाने के लिए DB25 में थ्रू-होल का लाभ उठाना चाहूंगा और इसके लिए मुझे जो vias की आवश्यकता होगी उसकी संख्या को कम करना होगा। हालाँकि, ऐसा करने पर, डायोड DB25 के "दूसरे पक्ष" पर समाप्त हो जाएगा।

MCU <-> DB25 <-> डायोड

क्या यह एक बुरा विचार है? मैं इस बारे में थोड़ा चिंतित हूं कि क्या पर्याप्त रूप से तेज ईएसडी हड़ताल "विभाजित" हो सकती है और डायोड पूरी तरह से संचालन शुरू होने से पहले एमसीयू तक पहुंच सकती है।

यदि यह मामला है, तो क्या इसे कम किया जाएगा यदि MCU <-> DB25 निशान नीचे-परत पर चलाए गए, जबकि DB25 <-> शीर्ष परत पर डायोड के निशान थे? क्या MCU और DB25 के बीच जोड़ा vias इसके बजाय डायोड के माध्यम से जाने के लिए ESD करंट को प्रोत्साहित करेगा?

Answer 1

ईएसडी से निपटना मुश्किल है, और समाधान विज्ञान की तुलना में अधिक काला जादू हैं। यह कहा जा रहा है, जो आप चाहते हैं वह प्रतिबाधा के लिए है जो आप की रक्षा कर रहे चिप से प्रतिबाधा से छोटा होगा। ऐसा करने के कई तरीके हैं, और सबसे व्यावहारिक समाधान संभवतः इनमें से कई चीजों को एक साथ शामिल करेगा।

1. निशानों का स्थान और मार्ग एक अच्छी शुरुआत है। जैसा कि आपने उल्लेख किया, MCU <-> डायोड <-> DB25 शायद सबसे अच्छा है, हालांकि MCU <-> DB25 <-> डायोड काम कर सकते हैं। इसे काम करने के लिए, डायोड के निशान मोटे और छोटे होने चाहिए। MCU के निशान लंबे-ईश और पतले होने चाहिए। लेकिन, IMHO, सिर्फ यह करना एक वाणिज्यिक उत्पाद के लिए पर्याप्त नहीं है।

2. DB25 / डायोड और MCU के बीच किसी प्रकार के अवरोधक या फेराइट बीड लगाएं। मैं इसके लिए प्रतिरोधकों को पसंद करता हूं क्योंकि उच्च आवृत्तियों पर उनका प्रतिबाधा अधिक अनुमानित है, लेकिन एक मनका भी काम कर सकता है। आपके द्वारा चलाए जा रहे संकेतों की प्रकृति के आधार पर, लगभग 10 से 50 ओम का प्रतिरोध अच्छा है। यह रोकनेवाला / मनका एक अलग तरीके से जमीन के माध्यम से ESD का मार्गदर्शन करते हुए, MCU में बाधा को बढ़ाएगा।

3. डायोड के समानांतर एक संधारित्र रखें। 3 nF का मान ESD सुरक्षा के लिए आदर्श है। लेकिन आपके संकेत के आधार पर आपको छोटे या बड़े का उपयोग करना पड़ सकता है। या बिल्कुल भी नहीं। सबसे बड़ा आप दूर हो सकते हैं इससे आपकी ईएमआई समस्याएं भी कम होंगी। टोपी का मूल कार्य ईएसडी सदमे को जल्दी से अवशोषित करना और इसे धीरे-धीरे और एक छोटे वोल्टेज के साथ फिर से उत्सर्जन करना है। यदि टोपी पर्याप्त बड़ी है, तो डायोड की आवश्यकता नहीं है। यह टोपी ऊपर # 2 के साथ एक RC फ़िल्टर भी बनाती है और EMI को बॉक्स के अंदर या बाहर जाने से रोकती है।

4. DB25 की ढाल को चेसिस ग्राउंड से कनेक्ट करें, और सुनिश्चित करें कि आपकी चेसिस एक अच्छी ढाल बनाती है।

हाल ही में मैंने एक USB डिवाइस के साथ एक मुद्दा रखा था, जब भी कोई ESD जैप बॉक्स के 8 फीट के भीतर दुर्घटनाग्रस्त हो जाता। अंत में मुझे USB खोल को चेसिस से जोड़ना था, USB डेटा लाइनों में 33 ओम प्रतिरोधों को जोड़ना, कैप्स और डायोड जोड़ना। जब तक मैंने वह सब नहीं किया, तब भी मुझे असफलता का अनुभव हुआ। अगर मैंने उन में से किसी एक को छोड़ दिया, तो यह असफल हो जाएगा। अब यह ठोस रूप से चलता है, चेसिस के ठीक 1 इंच लंबे स्पार्क्स के साथ भी।

Comments

आपको USB डेटा लाइनों में 33 ओम जोड़ने थे? और कैप और डायोड? क्या USB आई डायग्राम से भयानक चीजें नहीं होंगी?

— ajs410

यह बुरा नहीं था। यह USB 1.0 था, संस्करण 2 या 3 नहीं। इसलिए डेटा दर खराब नहीं थी। अगर मुझे सही से याद है, तो कैप केवल 22 पीएफ थे और डायोड <1 पीएफ थे। जब मैं 33 ओम के बारे में संदेह कर रहा था, मैंने एक ही एमएसपी 430 डेमो बोर्ड योजनाबद्ध में उपयोग किए जाने वाले प्रतिरोधों को देखा। अंत में, यह खूबसूरती से काम करता है।

बस उत्सुक। आपने यह ESD "zap" कैसे बनाया? मेरा मतलब है, वहाँ एक जैप उत्पन्न करने के लिए कुछ पूर्वानुमान, सुसंगत तरीका है?

— अर्लज़

अतीत में मैंने एक झपकी उत्पन्न करने के लिए कई विधियों का उपयोग किया है। अब तक सबसे विश्वसनीय विधि एक स्थिर बंदूक थी। यह इस कार्य के लिए बनाया गया एक महंगा टुकड़ा है। मैंने पुश बटन पीजोइलेक्ट्रिक बीबीक्यू ग्रिल लाइटर का भी उपयोग किया है। अनुमान के अनुसार नहीं, लेकिन यूएस $ 10 से कम है। लेकिन जैप का मैं कुछ हफ़्ते पहले बना रहा था जो कि कोलोराडो में सुपर कम आर्द्रता के कारण सामान्य ईएसडी था। फिर से, पूर्वानुमान के रूप में नहीं बल्कि सुपर प्रचुर मात्रा में।

मैं उत्सुक हूं, क्या आपके पास अपने आवेदन में एक ठोस आंतरिक जमीन है?

— ajs410

Answer 2

शुरुआत करने के लिए मैं आम जेनर डायोड के बजाय विशेष ईएसडी दमन डायोड का उपयोग करूंगा ; वे तेजी से और उच्च वोल्टेज बेहतर सामना कर रहे हैं।

सापेक्ष प्लेसमेंट के बारे में आपकी चिंताएं उचित हैं। वर्तमान वास्तव में विभाजित हो सकता है और दोनों सुरक्षा डायोड और नियंत्रक तक पहुंच सकता है। इसलिए हमेशा कनेक्टर और कंट्रोलर के बीच डायोड रखें, और उन्हें स्टब ट्रेस पर न रखें, क्योंकि आप एक ही समस्या पैदा करेंगे। ट्रेस पर ही ESD डायोड रखें।

सुनिश्चित करें कि एक जमीनी विमान की दूरी और प्रतिरोध यथासंभव कम हैं। जमीन का क्षेत्रफल जितना बड़ा होगा, उसकी क्षमता उतनी ही कम होगी और शेष वोल्टेज कम होगी।
पृथ्वी पर बहुत अधिक गिनती मत करो, वह बहुत दूर है; डिस्चार्ज धरती पर पहुंचने से पहले आप सभी को सीएमओएस झपकी दे सकते हैं

यदि संभव हो तो किसी प्रकार की "लाइटिंग रॉड" बनाने की कोशिश करें, यह एक नंगे ग्राउंड ट्रेस से 0.1 मिमी पर समाप्त होने वाला एक नंगे ट्रेस हो सकता है, ताकि एक ईएसडी डिस्चार्ज अंतराल पर स्पार्क कर सके।
एक परियोजना के लिए हमारे पास बाड़े में एक छोटा सा भट्ठा था, जिसने पीसीबी को 2.5 मिमी की दूरी पर बाड़े के बाहर तक फैला दिया था, एक जगह पर जो उपयोगकर्ता (बटन) द्वारा छुआ जाएगा। इसलिए मुझे डर था कि ईएसडी डिस्चार्ज भट्ठा से होकर गुजर सकता है। मैंने पास के सभी तांबे को हटा दिया, और एक 0603 अवरोधक रखा, जिसमें एक छोर जमीन से जुड़ा था, दूसरा भट्ठा के नीचे। विचार यह था कि, यदि हम एक निर्वहन से बच नहीं सकते, तो हम कम से कम यह जानते हैं कि यह कहाँ से गुजरता है, इसलिए अवरोधक को बिजली की छड़ के रूप में काम करना चाहिए। 0 बजाय एक रोकनेवाला$\Omega$जम्पर डिस्चार्ज करंट को कम करता है, जो अन्यथा आस-पास के निशानों को जोड़ेगा और वहां अत्यधिक वोल्टेज को प्रेरित करेगा। ईएसडी परीक्षण के परिणाम ठीक थे।

Comments

मैंने "बिजली की छड़" के बारे में सुना है जिसे स्पार्क गैप के रूप में संदर्भित किया जाता है, तांबे का एक टुकड़ा जिसके ऊपर कोई मुखौटा नहीं है। मैंने पढ़ा है कि यह कई-केवी के लिए एक बहुत अच्छी तकनीक है, विशेष रूप से कुछ-केवी सामान को पकड़ने के लिए कुछ "तेज" के साथ संयोजन में। नंगे तांबा कुछ परजीवी समाई भी जोड़ सकते हैं, जो आवेदन के आधार पर चिंता का विषय हो सकता है या नहीं हो सकता है (मेरे लिए, यह नहीं है)

— ajs410

@ ajs410 - अगर स्पार्क गैप के निशान नुकीले हैं (जैसा कि उन्हें होना चाहिए) कैपेसिटेंस फेमटॉफर्ड रेंज में होगा, मैं कई अनुप्रयोगों के बारे में नहीं सोच सकता जहां यह परेशानी पैदा करेगा।

— स्टीवन्वह