PCB設計的ESD抑止準則解析
TVS使感應電流分流,保持TVS鉗位電壓的電位差。TVS及電容器應放在距被保護的IC盡可能近的位置,要確保TVS到地通路以及電容器管腳長度為最短,以減少寄生電感效應。
連接器必須安裝到PCB上的銅鉑層。理想情況下,銅鉑層必須與PCB的接地層隔離,通過短線與焊盤連接。
1. 避免在PCB邊緣安排重要的信號線,如時鐘和復位信號等;
2. 將PCB上未使用的部分設置為接地面;
3. 機殼地線與信號線間隔至少為4毫米;
4. 保持機殼地線的長寬比小于5:1,以減少電感效應;
5. 用TVS二極管來保護所有的外部連接;
保護電路中的寄生電感
TVS二極管通路中的寄生電感在發(fā)生ESD事件時會產(chǎn)生嚴重的電壓過沖。盡管使用了TVS二極管,由于在電感負載兩端的感應電壓VL=L×di/dt,過高的過沖電壓仍然可能超過被保護IC的損壞電壓閾值。
保護電路承受的總電壓是TVS二極管鉗位電壓與寄生電感產(chǎn)生的電壓之和,VT=VC+VL。一個ESD瞬態(tài)感應電流在小于1ns的時間內(nèi)就能達到峰值(依據(jù)IEC 61000-4-2標準),假定引線電感為每英寸20nH,線長為四分之一英寸,過沖電壓將是50V/10A的脈沖。經(jīng)驗設計準則是將分流通路設計得盡可能短,以此減少寄生電感效應。
所有的電感性通路必須考慮采用接地回路,TVS與被保護信號線之間的通路,以及連接器到TVS器件的通路。被保護的信號線應該直接連接到接地面,若無接地面,則接地回路的連線應盡可能短。TVS二極管的接地和被保護電路的接地點之間的距離應盡可能短,以減少接地平面的寄生電感。
最后,TVS器件應該盡可能靠近連接器以減少進入附近線路的瞬態(tài)耦合。雖然沒有到達連接器的直接通路,但這種二次輻射效應也會導致電路板其它部分的工作紊亂。
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