Golpe ESD en el pin de tierra del circuito expuesto

Navega tus respuestas
8

He diseñado un circuito para un dispositivo con batería que tiene un conector USB expuesto externamente para la carga y la transferencia de datos. Es un conector USB acoplable no estándar con sin conexión de blindaje disponible y todo el circuito está alojado en una carcasa de plástico sin posibilidad de conexión a tierra protector / chasis, como la imagen a continuación:

ParalaproteccióncontraESD,heseguidocasilarecomendacióndediseñoexactaaquí: enlace

Puedo visualizar la ruta actual cuando Vbus, D + o D- recibe el impacto de un pulso ESD positivo o negativo, es decir, diodos de dirección hacia adelante para pulso negativo o desvío a TVS central para pulso positivo, corríjalo si mi comprensión está desactivada .

Sin embargo, no estoy seguro de qué pasaría si el pin GND expuesto recibe el zap.

Preguntas:

  1. ¿Un golpe negativo de ESD en el pin de GND tendrá el mismo efecto que un pulso positivo en Vbus, es decir, la ruptura de la avalancha central de TVS que conduce a la sujeción?

  2. En caso de un impacto positivo de ESD en la GND, ¿los diodos de dirección y / o el TVS central conducirán y pasarán toda la energía (menos 1 diodo Vf caerá, si es que eso importa) al resto de El circuito, por lo tanto causando estragos !? Intenté describir la situación a continuación:

(Imagenmodificadadelenlacecitadoarriba)

Solucionesqueestoyconsiderando:

  1. DesconecteelVbusdelTVcentraleintroduzcaunTVSbidireccionalautónomoentreelVbusylaGNDconlasubsiguienteproteccióndevoltajeinversoparaelrestodelcircuito(paratolerarla-VclampdelosTVSbidireccionales).Esposiblequeaúnnoimpidaquelosdiodosdedirecciónconduzcan,ademásdequehayotrosdiodosTVSunidireccionalesquesederivanaGNDenotrospinesIOexpuestos,quetambiénpuedenenviarlaconducta.

  2. IntroduzcaunacuentadeferritaentrelaGNDUSBexpuestayelcircuitoGNDparacualquierimpedanciapobrequepuedaproporcionar.

Cualquiersugerencia/conocimientoesbienvenido,gracias!

P.S:

  • ComoelcircuitopuedeextraerenergíadeVbus,nosepuedenagregarresistenciasenserieenelbucleVbus-GND

  • Pruebaplanificadasegún IEC 61000-4-2 , Nivel 4 ( 8 / 15kV contacto / descarga de aire). El dispositivo funcionará con la energía de la batería durante las pruebas sin ningún cable USB conectado, por lo que todos los pines serán fácilmente accesibles para los ataques de ESD.

pregunta sbp9674

2 respuestas

2

Lo primero que se me ocurre es que las pruebas de ESD se deben realizar en puntos a los que normalmente se puede acceder durante el funcionamiento normal. Ya que no ha descrito lo que está construyendo, en su pregunta compensa una especie de respuesta vaga. La prueba tampoco se describe en su pregunta, y lo más importante es a qué puntos está conectada la pistola ESD. El modelo del cuerpo humano es con respecto a la tierra.

Cuandodicesgolpepositivo,¿quieresdecirpositivoconrespectoatierrafirme?Positivoconrespectoaqué?Lacorrientetomarálarutadeimpedanciamásbajaderegresoalafuente.TienesqueconectarelladonegativoodetierradelapistolaESDaalgo.Normalmenteestáconectadoatierraoalchasis.Lacorrientedebeviajarderegresoalafuente,porloquesigolpealaplacaconlapistolaESDconectadaatierra,tienevariasrutas"potenciales" que podría tomar. Hay el escudo del usb, la tierra del usb, los cables D + y D-, Vbus y el aire. El aire es como una resistencia de 10 ^ 6 a 10 ^ 9 con unos pocos pF de capacitancia. Los cables D + y D- tienen al menos la resistencia de Rt más cualquier cosa que se encuentre en el extremo conductor del cable. Vbus probablemente tendría un regulador de voltaje en él, por lo que sería menor que el de Rt. La conexión a tierra tiene la resistencia del cable y los conectores, que es probablemente el más bajo de todos, ya que se trata de un ohm o dos a tierra (ya que la conexión a tierra y la conexión a tierra están conectadas en algún lugar de la línea).

Entonces, la respuesta es, va a llevar la tierra a la fuente (si tiene la pistola esd conectada a tierra y todos los caminos la verán en cierta medida, la tierra tomará la mayor parte de la corriente)

Volver al diseño: La razón principal para tener un protector alrededor del USB es desviar el ruido y la ESD del cable de conexión a tierra que está al lado de los cables V + y V-. Debido al acoplamiento inductivo mutuo, podría obtener algunos transitorios que se cruzan a las líneas de datos y, como mínimo, crear un ruido que golpee el paquete que se envió.

Lo mejor sería usar el escudo para desviar el ruido y la ESD lejos de las líneas de datos y de la base USB. Lo siguiente mejor (y no recomendado) sería derivar la ESD por el cable de tierra del cable USB.

Si el pcb está siendo manejado por humanos, intente y diseñe el pcb para que tierra sea lo primero que vea un evento ESD. La situación ideal sería tener una caja de metal que encierre su dispositivo atado al protector USB. Si no puede atar el gabinete al escudo (no se recomienda), ábralo a tierra. Si no puede tener un recinto, intente usar anillos de protección y un plano de tierra sano y agradable.

    
respondido por el laptop2d
2

Para dispositivos con batería, eventualmente lo encontrará en No descargar ya que no está conectado a tierra. Lo cual es considerado un escenario pasajero para la EDS. A menos que el técnico lo ayude a descargar a tierra después de cada descarga.

Para permitir que la ESD se neutralice más rápido, agregue un límite de 10uF entre Vbus y Gnd. Más cercano al conector USB. Cuando zap + 8kV a Gnd, la tapa se descargará un poco para tomar algo de energía ESD. Lo que no querría es encontrar el recorrido de descarga desde el suelo, ir a un pin de tierra en algún componente y luego salir del pin de suministro del componente.

Los televisores de base cerámica están llegando y su tiempo de reacción es mucho más rápido que los televisores de base de diodo convencionales.

    
respondido por el Jason Han

Lea otras preguntas en las etiquetas

¿Cómo se supone que funciona esta aplicación CD4013? ¿Cómo identificar una bobina ordinaria? ¿Puedo usar algunas herramientas para identificar su valor?