उजागर सर्किट ग्राउंड पिन पर ESD की हड़ताल

Question

मैंने एक बैटरी संचालित डिवाइस के लिए एक सर्किट डिज़ाइन किया है जिसमें चार्जिंग और डेटा ट्रांसफर के लिए एक यूएसबी कनेक्टर बाहरी रूप से उजागर किया गया है। यह एक गैर-मानक, डॉकेबल यूएसबी कनेक्टर है जिसमें कोई ढाल कनेक्शन उपलब्ध नहीं है और पूरा सर्किट बिना किसी चेसिस / सुरक्षात्मक पृथ्वी की संभावना के साथ प्लास्टिक आवरण में रखा गया है, नीचे दी गई छवि जैसी कुछ है:

ईएसडी सुरक्षा के लिए, मैंने लगभग सटीक डिज़ाइन अनुशंसा का पालन किया है: http://www.semtech.com/images/promo/Protecting_USB_Ports_from_ESD_Damage.pdf

मैं वर्तमान पथ की कल्पना कर सकता हूं जब Vbus, D + या D- एक सकारात्मक या नकारात्मक ESD पल्स की चपेट में आ जाता है अर्थात नेगेटिव पल्स के लिए आगे के डायोड का संचालन करता है या पॉजिटिव पल्स के लिए सेंट्रल टीवीएस पर डायवर्ट होता है, कृपया मेरी समझ से दूर हो तो सही।

हालांकि, मुझे यकीन नहीं है कि अगर उजागर जीएनडी पिन खुद को झाप प्राप्त करता है तो क्या होगा।

प्रशन:

1. क्या GND पिन पर नकारात्मक ESD की हड़ताल का Vbus पर सकारात्मक पल्स के समान प्रभाव पड़ेगा, यानी केंद्रीय हिमस्खलन TVS का टूटना-फूटना?

2. जीएनडी पर एक सकारात्मक ईएसडी हड़ताल के मामले में, स्टीयरिंग डायोड और / या केंद्रीय टीवीएस आगे आचरण करेंगे और पूरी ऊर्जा (माइनस 1 डायोड वीएफ ड्रॉप, यदि वह बिल्कुल भी मायने रखता है) पास करें, तो सर्किट के बाकी हिस्सों में, जिससे कहर बढ़ेगा। !? मैंने नीचे की स्थिति को चित्रित करने की कोशिश की:

(ऊपर दिए गए लिंक से संशोधित छवि)

समाधान जो मैं विचार कर रहा हूं:

1. केंद्रीय टीवीएस से वबस को डिस्कनेक्ट करें और शेष सर्किट के लिए बाद में रिवर्स वोल्टेज संरक्षण (बाय-डायर टीवीएस के -Vclamp को सहन करने के लिए) के साथ Vbus और GND के बीच एक स्टैंड-अलोन द्विदिश TVS पेश करें। यह अभी भी स्टीयरिंग डायोड को संचालित करने से नहीं रोक सकता है, साथ ही अन्य उजागर किए गए IO पिंस पर GND को शंटिंग करने वाले अन्य यूनिडायरेक्शनल टीवीएस डायोड भी हैं, जो आचरण को भी आगे बढ़ा सकते हैं।

2. उजागर यूएसबी GND और सर्किट GND के बीच एक फेराइट मनका का परिचय जो भी प्रतिबाधा प्रदान कर सकता है!

किसी भी सुझाव / अंतर्दृष्टि का स्वागत है, धन्यवाद!

पुनश्च:

• चूंकि सर्किट Vbus से शक्ति खींच सकता है, श्रृंखला प्रतिरोधों को Vbus-GND लूप में नहीं जोड़ा जा सकता है

• आईईसी 61000-4-2 , स्तर 4 (8 / 15kV संपर्क / वायु निर्वहन) के अनुसार नियोजित परीक्षण । डिवाइस बिना USB केबल से जुड़े परीक्षण के दौरान बैटरी पावर पर काम करेगा, इसलिए सभी पिन ESD हमलों के लिए आसानी से सुलभ होंगे।

Comments

मेरा एक ही सवाल है। मैं यह नहीं देखता कि ये सर्किट डिवाइस को क्षणिक अंडरवोटेज से कैसे बचाते हैं जब जमीन पर एक सकारात्मक हड़ताल होती है। क्या आपको कभी अच्छा जवाब मिला?

— bigjosh

@ बिग्जोश: नहीं, अभी भी दिख रहा है। इस बीच, उजागर पिंस को कवर करने के लिए रबर के फ्लैप का इस्तेमाल किया। एक सुरुचिपूर्ण समाधान नहीं है लेकिन रक्षा की पहली पंक्ति यह है कि इसे बिल्कुल नहीं उगलने दें!

— sbp9674 11

Answer 1

पहली बात जो दिमाग में आती है, वह यह है कि ईएसडी परीक्षण उन बिंदुओं पर किया जाना चाहिए जो सामान्य ऑपरेशन के दौरान सामान्य रूप से सुलभ हैं। चूंकि आपने यह नहीं बताया है कि आप क्या निर्माण कर रहे हैं, इसलिए आपके प्रश्न में यह अस्पष्ट उत्तर की तरह है। आपके प्रश्न में परीक्षण का भी वर्णन नहीं किया गया है, और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि ईएसडी बंदूक किस बिंदु से जुड़ी है। मानव शरीर मॉडल पृथ्वी जमीन के संबंध में है।

जब आप पॉजिटिव स्ट्राइक कहते हैं, तो क्या आपका मतलब पृथ्वी के आधार पर सकारात्मक है? क्या सम्मान के साथ सकारात्मक? वर्तमान सबसे कम प्रतिबाधा पथ को स्रोत तक ले जाने वाला है। आपको ESD बंदूक के नकारात्मक या जमीनी पक्ष को किसी चीज़ से जोड़ना होगा। आम तौर पर यह पृथ्वी के मैदान या चेसिस ग्राउंड से जुड़ा होता है। वर्तमान को स्रोत पर वापस जाना चाहिए, इसलिए यदि आप बोर्ड को जमीन से जुड़ी ईएसडी बंदूक से मारते हैं, तो इसमें कई 'संभावित' रास्ते हैं जो इसे वापस ले सकते हैं। इसमें usb ढाल, usb जमीन, D + और D- तार, Vbus और हवा है। वायु कुछ पीएफ के समाई के साथ 10 ^ 6 से 10 ^ 9 अवरोधक की तरह है। D + और D- तारों में कम से कम Rt प्लस का प्रतिरोध है जो केबल के ड्राइविंग छोर पर है। वबस शायद इस पर एक वोल्टेज नियामक होगा इसलिए यह आरटी से कम होगा।

तो इसका उत्तर है, इसकी पृथ्वी को जमीन पर वापस ले जाने के लिए स्रोत (यदि आपके पास जमीन से जुड़ी एसड गन है, और सभी रास्ते इसे कुछ हद तक देखेंगे, तो जमीन अधिकांश वर्तमान को ले जाएगी)

वापस डिजाइन करने के लिए: USB के चारों ओर एक ढाल होने का पूरा कारण शोर और ESD को ग्राउंडिंग वायर से दूर करना है जो V + और V- केबलों के बगल में है। आपसी आगमनात्मक युग्मन के कारण, आप कुछ ट्रांज़ैक्टर प्राप्त कर सकते हैं जो कि डैलटाइन पर पार हो जाते हैं और एक न्यूनतम शोर पैदा करते हैं जो भेजे गए पैकेट को मारता है।

सबसे अच्छी बात यह होगी कि ढाल का उपयोग शोर और ईएसडी को डलाटीन और यूएसबी ग्राउंड से दूर करने के लिए करें। अगली सबसे अच्छी बात (और अनुशंसित नहीं) यूएसबी केबल के ग्राउंड वायर के नीचे ESD को अलग करना होगा।

अगर मनुष्यों द्वारा पीसीबी को संभाला जा रहा है और पीसीबी को डिजाइन करना है तो जमीन एक ईएसडी घटना द्वारा देखी गई पहली चीज है। आदर्श स्थिति एक धातु का मामला होगा जो आपके डिवाइस को यूएसबी शील्ड से बांधे। यदि आप संलग्नक को ढाल में बाँध नहीं सकते (अनुशंसित नहीं) तो इसे जमीन पर बाँध दें। यदि आपके पास एक बाड़ा नहीं है, तो गार्ड के छल्ले और एक अच्छा स्वस्थ जमीन विमान का उपयोग करें।

Comments

उत्तर देने के लिए समय निकालने के लिए धन्यवाद। मैं यहां और विवरण प्रदान कर रहा हूं और बाद में पोस्ट को अपडेट करूंगा। * "चूंकि आपने यह नहीं बताया है कि आप क्या निर्माण कर रहे हैं": एक बैटरी संचालित, उजागर करने योग्य कनेक्टर (तस्वीर अद्यतन) के साथ यूएसबी रिचार्जेबल डिवाइस। परीक्षण के दौरान, डिवाइस बैटरी पर चलेगा जिसमें कोई चार्जर जुड़ा नहीं है। * "परीक्षण आपके प्रश्न में भी वर्णित नहीं है": IEC61000-4-2, स्तर 4 के अनुसार। "" क्या आपका मतलब पृथ्वी के मैदान के संबंध में सकारात्मक है ": निश्चित रूप से यह ईएसडी बंदूक की पृथ्वी, समस्या है डिवाइस के फ्लोटिंग बैटरी ग्राउंड के साथ कैसे संबंधित हैं?

— sbp9674

यदि केबल को प्लग किया जाता है, तो ESD बंदूक को जमीन पर संदर्भित किया जाता है। यदि केबलों को प्लग नहीं किया जाता है, तो ESD परीक्षण डिवाइस के चेसिस में टर्मिनलों में से एक को जोड़कर किया जा सकता है (जो कि दूर और इलेक्ट्रॉनिक्स के आसपास धाराओं को अलग करने में सक्षम होना चाहिए)। किसी भी बंदरगाह या सर्किट, जिनका मनुष्यों के साथ संपर्क है, उनकी रक्षा और परीक्षण किया जाना चाहिए। एक चीज जो आप कर सकते हैं, उसमें बंदरगाहों पर पैसिव्स लगाने का विकल्प शामिल है जो ESD धाराओं (0 ओम रेसिस्टर्स, और एनएल घटकों के साथ) को देख सकता है और यदि आपको परीक्षण करते समय एक प्रारंभ करनेवाला लगाने की आवश्यकता है।

— वोल्टेज स्पिक

चूँकि यह दस्तावेज़ IEC6100-4-2 का केवल एक विवरण \ सिफ़ारिश है और वास्तविक IEC6100-4-2 नहीं है (इसमें बहुत पैसा खर्च होता है)। यदि आप नियामक परीक्षण से गुजर रहे हैं, तो आप शायद इसे खरीदना चाहते हैं या कोई ऐसा व्यक्ति मिलेगा जो यह सुनिश्चित करने के लिए अच्छी तरह से समझता है कि परीक्षण सही तरीके से किया गया है। नियामक परीक्षण आमतौर पर जमीन और चेसिस परीक्षण से जुड़े केबलों के साथ होता है।

— वोल्टेज स्पाइक

वास्तव में मैं विनियामक परीक्षण की योजना बना रहा हूं। मेरे पास IEC61000 डॉक है और वर्तमान में परीक्षण शर्तों पर विवरण के लिए जा रहा हूं। मुझे लगता है कि डिजाइन के साथ मुख्य समस्या ठीक है कि आपने क्या कहा था, एक प्रवाहकीय चेसिस की कमी जो दूर धकेल सकती है जब से सब कुछ प्लास्टिक है। अब मैं प्लास्टिक की पूरी आंतरिक दीवारों पर एक प्रवाहकीय पेंट का उपयोग करने की उम्मीद कर रहा हूं, यह उम्मीद करता है कि यह प्लास्टिक के माध्यम से परीक्षण बेंच के पृथ्वी विमान को परजीवी समाई के माध्यम से जोड़े और पल्स को चमकता है। श्रृंखला श्रंखला / FB.Your विचारों पर GND को परिपथ में चेसिस कनेक्ट करें?

— sbp9674

इसके अलावा, डिज़ाइन में पहले से ही पोर्ट

— पैसिव्स पर सीरीज़ पैसिव

Answer 2

बैटरी चालित डिवाइस के लिए, आपको अंततः इसे डिस्चार्ज करने के लिए नहीं मिलेगा क्योंकि यह ग्राउंडेड नहीं है। जिसे ईएसडी के लिए एक गुजर परिदृश्य माना जाता है। जब तक कि तकनीशियन आपको हर झपकी के बाद जमीन पर उतारने में मदद न करें।

ESD को तेजी से बेअसर करने की अनुमति देने के लिए, Vbus और Gnd के बीच 10uF कैप जोड़ें। USB कनेक्टर के पास। जब Znd + 8kV से Gnd, कैप कुछ ESD ऊर्जा में लेने के लिए थोड़ा सा निर्वहन करेगा। जो मैं नहीं चाहूंगा वह यह है कि मेरे ग्राउंड से डिस्चार्ज ट्रैवल का पता लगाएं, किसी कंपोनेंट में ग्राउंड पिन जाता है और फिर कंपोनेंट की सप्लाई पिन निकल जाती है।

सिरेमिक बेस टीवीएस आ रहे हैं और उनकी प्रतिक्रिया का समय पारंपरिक डायोड बेस टीवीएस की तुलना में बहुत तेज है।