ESD二极管布局建议

我有一个DB25 I / O连接器，通孔。引脚连接到SMT MCU，我想防止它受到ESD的影响，特别是IEC 61000-4-2。我想使用SMT齐纳二极管来保护引脚。

我正在考虑各种布局。我认为最佳布局是在DB25和MCU之间使用二极管。这样，ESD事件可以在到达MCU之前分流到地。

MCU <->二极管<-> DB25

但是，我想利用DB25中的通孔来简化布线并减少所需的过孔数量。但是，这样做时，二极管将最终位于DB25的“另一侧”。

MCU <-> DB25 <->二极管

这是一个坏主意吗？我有点担心在二极管开始完全导通之前，是否有足够快的ESD冲击会“分裂”并到达MCU。

如果是这种情况，MCU <-> DB25迹线在底层运行，而DB25 <-> Diodes迹线在顶层运行是否可以缓解？MCU和DB25之间增加的过孔会促使ESD电流流过二极管吗？

ESD难以应对，解决方案比科学还具有魔力。就是说，您想要的是对地阻抗小于要保护的芯片的阻抗。有几种方法可以做到这一点，而最实际的解决方案可能一次涉及到其中的几项。

1. 轨迹的放置和路由是一个好的开始。如您所述，MCU <->二极管<-> DB25可能是最好的，尽管MCU <-> DB25 <->二极管可以工作。为了使其正常工作，到二极管的走线应粗短。MCU的走线应长且细。但是，恕我直言，仅仅这样做对于商业产品是不够的。

2. 在DB25 /二极管和MCU之间放置某种电阻或铁氧体磁珠。我之所以选择电阻器是因为它们的阻抗在高频下更容易预测，但磁珠也可以工作。大约10到50欧姆的电阻是好的，这取决于您正在运行的信号的性质。该电阻/磁珠会增加对MCU的阻抗，通过另一种方式将ESD引导至地面。

3. 将一个电容器与二极管并联。3 nF的值非常适合ESD保护。但是根据您的信号，您可能必须使用较小或较大的信号，或者根本不使用。您可以避免的最大挑战也将减少EMI问题。盖子的基本功能是迅速吸收ESD冲击，然后以较小的电压更缓慢地重新发射它。如果盖足够大，则不需要二极管。该盖帽还形成了一个上面带有＃2的RC滤波器，并防止EMI进入或离开包装箱。

4. 将DB25的屏蔽层连接到机箱接地，并确保机箱形成良好的屏蔽层。

最近，我遇到了一个USB设备问题，该问题会在包装箱的8英尺内发生ESD破坏时崩溃。最后，我必须将USB外壳连接到机箱，在USB数据线上添加33欧姆的电阻，添加电容和二极管。直到我做了所有的一切，我仍然经历过失败。如果我放弃其中任何一个，它将失败。现在，即使在机箱上有1英寸长的火花，它也可以稳定运行。

首先，我将使用特殊的ESD抑制二极管代替普通的齐纳二极管。它们更快，并且更好地承受高压。

您对相对位置的担忧是合理的。实际上，电流可能会分流并到达保护二极管和控制器。因此，始终将二极管放置在连接器和控制器之间，不要将其放置在存根轨迹上，因为这样会产生相同的问题。将ESD二极管放在走线本身上。

确保到接地平面的距离和电阻尽可能短。接地面积越大，其容量越大，剩余电压越低。
在地球上不要指望太多，那太远了。放电可以使您所有的CMOS降到地球之前。

如果可能，尝试制作某种“避雷针”，这可能是一条裸线，其末端也是一条裸露的接地线，距离0.1mm，因此ESD放电会在间隙上产生火花。
对于一个项目，我们在外壳中有一个小缝隙，该缝隙使PCB暴露在与外壳外部2.5毫米的距离处，该位置可由用户触摸（按钮）。因此，我担心ESD放电可能会穿过缝隙。我移走了附近的所有铜线，并放置了一个0603电阻器，一端接地，另一端在狭缝下。这个想法是，如果我们不能避免放电，至少我们知道它经过的地方，所以电阻应该像避雷针一样工作。用电阻代替$\Omega$跳线会降低放电电流，否则放电电流会耦合到附近的走线并在该处感应出过多的电压。ESD测试结果很好。