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 , TPD4S010 , TPD4S014 , TPD4S1394 , TPD4S214 , TPD5S115 , TPD5S116 , TPD6E004 , TPD6E05U06 , TPD6F002-Q1 , TPD6F003 , 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

限制 ESD 带来的 EMI

如果没有适当的抑制步骤,像具有高 di/dt 的 ESD 这样的快速瞬变可能会导致 EMI。对于 ESD,主要辐射源将位于 ESD 源和 TVS 之间的电路中。因此,PCB 设计人员应当考虑将此区域设置为未受保护 PCB 布线的排除区域,因为它可能通过直接接触 IC 或将更多 EMI 带入系统进而辐射更多 EMI,从而导致系统损坏。即便 L1 处没有电感(如图 2-1 所示),ESD 期间快速变化的电场也会耦合到附近的电路上,从而在意外的电路上产生不需要的电压。L1 的任何电感都会放大 EMI。

图 2-2 显示了 ESD 源与 TVS 之间一条临近受保护线路的无保护线路。应避免这种做法。在 ESD 事件中,ESD 源与 TVS 之间将有很大的 dIESD/dt。此路径上的布线将幅射 EMI,而所有附近布线都会产生由 EMI 感应的电流。如果这些布线没有 TVS 保护,无保护线路中的感应电流可能导致系统损坏。

如果 ESD 源与 TVS 之间的受保护线路有任何过孔,这些原则同样适用于过孔穿过的任何层,无保护线路不应当临近过孔。

GUID-43B5348B-70BD-4D1C-819D-36717F26979B-low.gif图 2-2 EMI 耦合到相邻的无保护布线

PCB 布局的另一方面是考虑 ESD 源与 TVS 之间拐角的样式。拐角往往会在 IESD 期间辐射 EMI。从 ESD 源到 TVS 的最佳布线方法是使用尽可能短的直线路径。除了降低 IESD 接地路径中的阻抗,缩短此路径的长度也能减少在系统内部辐射的 EMI。如果需要拐角,则应以最大半径弯曲走线,如果 PCB 技术不允许弯曲布线,则 45° 拐角是最大角度。

GUID-50C74F29-4C82-44A5-A86E-FB22EE2095A8-low.gif图 2-3 三种不同拐角类型在 8kV ESD 事件中的电场

图 2-3 中,注意对于 90° 拐角,该拐角是一个重大的 EMI 来源。该拐角处的电场至少有 7kV。这会使任何小于 2.6mm 的半径(在空气中)产生电弧(离子化)。45° 和曲线的 EMI 则不那么明显。为进一步显示拐角样式的影响,图 2-4 绘制了采用这三种拐角类型的平行布线间产生的串扰。90° 拐角的耦合高于其他拐角,尤其是在 ESD 频率成分区域。

GUID-7059A7BA-6D4E-43DC-BFF9-28B51470419B-low.gif图 2-4 采用 45°、90° 和曲线拐角的布线间串扰

总结

  • 请勿在 ESD 源和 TVS 之间的区域中布置未受保护的电路。
  • 在设计规则允许的情况下,将 TVS 放置在连接器附近。
  • 如果可能,在 ESD 源和 TVS 之间使用直线布线。
  • 如果必须使用拐角,应首选曲线,可接受的最大角度为 45°。