关于整改ESD静电保护的设计及建议

一

对外接口处的整改方法

对于USB接口的整改方法：在USB的信号线D+，D-可增加一个ESD芯片（如SRV05-4），电源线上增加一个TVS二极管保护，防止干扰。

 

TVS （瞬变电压消除器）是一种固态二极管，专门用于防止ESD瞬态电压破坏敏感的半导体器件。另外，齐纳二极管对电源上的浪涌也有很好的吸收作用，但与传统齐纳二极管相比，TVS的P/N结截面积更大，使得TVS具有更强的高压承受能力，同时也降低了电压截止率。

 

二

在PCB布局上的一些建议

对于电源布局的整改，如图1所示：

图1

 

（1）DCDC电源布局，在电压输出端经过电感，旁路电容和储能电容的布局如上图，旁路电容C14、C13尽量靠近电感输出，取电压最好是经过电容C12后取电。目的是电路可更好滤波，减少干扰。

 

（2）所有通过电源线、信号线上的高频旁路电容都尽量就近接地，以减小进入电路系统的ESD大电流，起到更好的吸收干扰的作用。

 

（3）复位线、恢复出厂信号线要尽可能短。因为越长的走线就越难承受ESD能量，故元器件的布局尽可能凑近以减短走线长度。若实在无法避免，线的两边尽量有地包裹，如图2所示。目的是减少其他信号干扰，避免受到干扰使芯片无故重启。同时也可在电路上加电容或电阻，可增大内阻，防止过大的干扰信号。

图2

 

（4）开关复位线布局也是同样的原理，在电路上可加上一个π型滤波电路，如下图图3所示，可更好的消除外界干扰，防止芯片重置。

图3

 

（5）给芯片供电，电源走线尽量是先通过电容再流向芯片，对芯片起到保护作用。如图4所示。

图4

 

（6）地线铺铜尽量避免直角。尽量使用拐角大于90°，直角尖会产生干扰，会导致放电路径不一致。如图5所示。

图5

 

（7）通讯线先经过保护器件，再经过防雷管放电，防雷管就近接地，再经过TVS放电。线尽量短，回路尽可能小，可快速消除干扰信号。在地线上加上Y电容，可快速放电，消除静电。

图6

 

（8）MUC和其他芯片可以分开取电，避免相互干扰，可在电路上加LC滤波电路。电路如图所示：

图7

 

（9）也可以使用多层板。多层板可大大改善系统抵抗ESD放电的能力。将第一层接地平面尽可能靠近信号走线层，可使用ESD瞬态放电在到达走线时能很快抵消。

 

（10）加隔离。电气隔离也是抑制静电放电冲击的一种方法。在PCB上加隔离芯片或者光耦、变压器等，以及结合截止隔离和屏蔽可以很好抑制静电放电冲击。

 

总的来说，关于防止ESD静电干扰的设计，电源平面、接地平面和信号线的布局是PCB ESD防护设计的重要措施之一。