ZHCABL9A February   2015  – April 2022 ESD401 , TPD12S015 , TPD12S015A , TPD12S016 , TPD12S520 , TPD12S521 , TPD13S523 , TPD1E05U06 , TPD1E10B06 , TPD1E10B09 , TPD1S414 , TPD1S514 , TPD2E001 , TPD2E001-Q1 , TPD2E009 , TPD2E1B06 , TPD2E2U06-Q1 , TPD2EUSB30 , TPD2S017 , TPD3S014 , TPD3S044 , TPD4E001-Q1 , TPD4E004 , TPD4E02B04 , TPD4E05U06 , TPD4E05U06-Q1 , TPD4E101 , TPD4E1U06 , TPD4E6B06 , TPD4EUSB30 , TPD4F202 , TPD4S010 , TPD4S014 , TPD4S1394 , TPD4S214 , TPD5S115 , TPD5S116 , TPD6E004 , TPD6E05U06 , TPD6F002-Q1 , TPD6F003 , TPD6F202 , TPD7S019 , TPD8E003 , TPD8F003

 

  1.   ESD 保护布局指南
  2.   商标
  3. 1引言
  4. 2优化 ESD 耗散的 PCB 布局指南
    1. 2.1 优化阻抗以耗除 ESD
    2. 2.2 限制 ESD 带来的 EMI
    3. 2.3 通过过孔进行布线
    4. 2.4 优化 ESD 的接地方案
  5. 3结论
  6. 4修订历史记录

优化阻抗以耗除 ESD

在受控 RLC 值以外,PCB 具有固有的寄生效应,对整体电路板性能有益。通常,这种寄生效应对于设计的功能不利。在设计耗除 ESD 的电路时,电感是需要考虑的重要寄生因素。因为(参阅下文“注释 1”)VESD = Vbr_TVS + RDYN(TVS)IESD + L(dIESD/dt),且术语dIESD/dt 非常大,ESD 事件中的强制电流将导致任何电感上的大电压下降。例如,在 IEC 61000-4-2 指定的 8kV ESD 事件中,dIESD/dt = (30A)/(0.8×10-9s) = 4 × 1010A/s。所以即便只有 0.25nH 的电感,也会给系统带来额外的 10V 电压。

注:
  • Vbr_TVS 是 TVS 进入其击穿区域并开始将 IESD 分流到地所需的电压。
  • RDYN(TVS) 指在 IV 曲线击穿区域工作时通过 TVS 二极管的电阻。
GUID-9DC3CAEC-A5EB-490D-A116-00CB2B061510-low.gif图 2-1 单通道 TVS 周围的 PCB 电感

图 2-1 中显示了四个寄生电感器:L1L2 是 ESD 源(通常是一个连接器)和 TVS 之间电路中的电感,L3 是 TVS 和接地端之间的电感,L4 是 TVS 和受保护 IC 之间的电感。在不考虑过孔的情况下,电感器 L1L4 通常取决于设计约束,如阻抗控制的信号线。然而,通过使 L4 远大于 L1IESD 仍可以“转向”到 TVS。通过在 PCB 设计规则允许的情况下将 TVS 布放到接近到 ESD 源的位置,同时使受保护 IC 远离 TVS(例如接近 PCB 中间)来实现这一点。这可以有效产生 L4 >> L1 的效果,帮助将 IESD 分流到 TVS。靠近连接器布放 TVS 也会减轻辐射进系统中的 EMI。在设计良好的系统中, L2 处的电感器是不应该存在的。这表示 TVS 和受保护线路之间存在残桩。应避免这种设计做法。受保护线路应直接从 ESD 源连接到 TVS 的引脚,理想情况是路径上没有过孔。L3 处的电感器表示 TVS 和接地端之间的电感。该电感值应尽可能地降低,并且可能是影响 VESD 的最主要寄生效应。提供给“受保护线路”节点的电压将为 VESD = Vbr_TVS + IESDRDYN(TVS) + (L2 + L3)(dIESD/dt)。因此 PCB 设计人员需要尽可能减少 L3 并消除 L2。尽可能减少 L3 的方法在Topic Link Label2.4 中进行了介绍。尽可能减少 L1 的方法在Topic Link Label2.2Topic Link Label2.3 中进行了介绍。

总结

  • 尽可能减小 ESD 源与通过 TVS 的接地路径之间的电感
  • 在设计规则允许的情况下,将 TVS 放置在连接器附近
  • 使受保护 IC 与 TVS 之间的距离远远超过 TVS 到连接器的距离
  • 请勿在 TVS 和受保护线路之间使用残桩,直接从 ESD 源布线到 TVS
  • 尽可能减小 TVS 与接地之间的电感至关重要