一
對外接口處的整改方法
對于USB接口的整改方法:在USB的信號線D+,D-可增加一個ESD芯片(如SRV05-4),電源線上增加一個TVS二極管保護,防止干擾。
TVS (瞬變電壓消除器)是一種固態二極管,專門用于防止ESD瞬態電壓破壞敏感的半導體器件。另外,齊納二極管對電源上的浪涌也有很好的吸收作用,但與傳統齊納二極管相比,TVS的P/N結截面積更大,使得TVS具有更強的高壓承受能力,同時也降低了電壓截止率。
二
在PCB布局上的一些建議
對于電源布局的整改,如圖1所示:
圖1
(1)DCDC電源布局,在電壓輸出端經過電感,旁路電容和儲能電容的布局如上圖,旁路電容C14、C13盡量靠近電感輸出,取電壓最好是經過電容C12后取電。目的是電路可更好濾波,減少干擾。
(2)所有通過電源線、信號線上的高頻旁路電容都盡量就近接地,以減小進入電路系統的ESD大電流,起到更好的吸收干擾的作用。
(3)復位線、恢復出廠信號線要盡可能短。因為越長的走線就越難承受ESD能量,故元器件的布局盡可能湊近以減短走線長度。若實在無法避免,線的兩邊盡量有地包裹,如圖2所示。目的是減少其他信號干擾,避免受到干擾使芯片無故重啟。同時也可在電路上加電容或電阻,可增大內阻,防止過大的干擾信號。
圖2
(4)開關復位線布局也是同樣的原理,在電路上可加上一個π型濾波電路,如下圖圖3所示,可更好的消除外界干擾,防止芯片重置。
圖3
(5)給芯片供電,電源走線盡量是先通過電容再流向芯片,對芯片起到保護作用。如圖4所示。
圖4
(6)地線鋪銅盡量避免直角。盡量使用拐角大于90°,直角尖會產生干擾,會導致放電路徑不一致。如圖5所示。
圖5
(7)通訊線先經過保護器件,再經過防雷管放電,防雷管就近接地,再經過TVS放電。線盡量短,回路盡可能小,可快速消除干擾信號。在地線上加上Y電容,可快速放電,消除靜電。
圖6
(8)MUC和其他芯片可以分開取電,避免相互干擾,可在電路上加LC濾波電路。電路如圖所示:
圖7
(9)也可以使用多層板。多層板可大大改善系統抵抗ESD放電的能力。將第一層接地平面盡可能靠近信號走線層,可使用ESD瞬態放電在到達走線時能很快抵消。
(10)加隔離。電氣隔離也是抑制靜電放電沖擊的一種方法。在PCB上加隔離芯片或者光耦、變壓器等,以及結合截止隔離和屏蔽可以很好抑制靜電放電沖擊。
總的來說,關于防止ESD靜電干擾的設計,電源平面、接地平面和信號線的布局是PCB ESD防護設計的重要措施之一。
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