Correas de conexión a tierra ESD sin conexión a tierra del chasis

Tengo un dispositivo de bomba de agua que debe pasar la prueba ESD (IEC 61000-4-2, contacto de 8 kV, descarga de aire de 15 kV).

En este dispositivo (marcado con un círculo rojo), hay estas cuatro entradas de metal.

A 2 kV con una pistola ESD, este dispositivo se restablece por completo, en cualquier contacto con las entradas de metal. Así que supongo que ESD está activando el pin de reinicio (o alguna otra condición) en el microcontrolador.

Este es el dispositivo de un amigo, y construido por una especie de aficionado. Usó una placa de una sola capa sin ningún tipo de plano GND de señal, y vamos a rediseñar la placa a 4 capas con TVS, ferritas y resistencias en serie según sea necesario para proteger las líneas del microcontrolador. Habrá un plano GND de señal lo más grande posible en esta placa para que el TVS desvíe los transitorios ESD.

Entonces, en el ideal, eso solucionará nuestros problemas de ESD.

PERO, ¿qué pasa con las correas de tierra de cada entrada de metal para proporcionar una ruta de baja impedancia para el transitorio ESD incluso antes de que se acerque a la placa?

El recinto es todo de plástico y no hay chasis GND.

En las cuatro entradas de metal, ¿dónde podría conectarlas a tierra si solo tiene una PCB en el sistema?

¿Estoy pensando que tendríamos un área aislada en la PCB que corre directamente para señalar GND con estas cuatro correas de las entradas de metal?

¿Cómo hacen las personas este tipo de conexiones a la tierra del chasis (si tuviéramos una tierra del chasis)?

Estoy pensando en soldar un cable a la entrada de metal. ¿Hay algo listo para usar que funcione mejor que se use comúnmente para este tipo de conexiones?

¿Deberían ir las cuatro correas a una ubicación central en la esquina más alejada de la PCB que alimenta la señal GND?

Estaba pensando en un cable con una ferrita en serie que disiparía la ESD a medida que entra por las entradas de metal y va a nuestra señal de PCB GND.

¿Papel de aluminio arrugado y pinzas de cocodrilo de cada entrada?

Respuestas (1)

Con ESD, es necesario controlar la ruta de descarga actual del evento de ESD. En las conexiones a la placa, se podrían usar diodos TVS para desviar la corriente lejos de la placa.

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Fuente: https://www.sunrom.com/p/tvs-diode-12v-smbj12ca

La mejor manera de manejar ESD con una conexión de CC es tener otra tierra o tierra del chasis o tierra blindada que pueda tomar la corriente de cualquiera de las entradas y derivarla a la tierra de la red (ya que parece que este dispositivo se puede enchufar). No es ideal tener una derivación de ESD en el lado negativo (o tierra) de la conexión de CC porque la inductancia del cable de nH a mH puede causar que los voltajes de modo común aumenten todo el voltaje de tierra y causen problemas para la electrónica.

Así que asegúrese de tener diodos TVS (o diodos) en las conexiones con el mundo exterior desde su PCB y especialmente en las conexiones a un microprocesador. Otra cosa que puede intentar es colocar un conductor en los interruptores/entradas de la bomba que se conecta a tierra.

He leído sobre esta "derivación a tierra principal": ¿cómo se ve físicamente y cómo haría esa conexión? (De hecho, creo que el adaptador de CA tiene clasificación IEC 60601-1 y no tiene conexión a tierra en este caso...). Entiendo la teoría, pero tengo problemas de implementación de tuercas y tornillos (como, ¿cómo conectas físicamente estas estrategias?).
Podría ser un blindaje alrededor de un cable de dos conductores, o colocar tres cables en lugar de dos y conectar el tercero a tierra. Es posible que solo pueda usar el terminal negativo, pero a veces los adaptadores de CA están aislados, por lo que eso no ayudaría. Tendría que ver un esquema del adaptador para comentar realmente sobre el mejor curso de acción
Agradezco la orientación amplia. Solo estoy tratando de descubrir la estrategia de cableado físico aquí. Mi experiencia es simplemente ser un jinete de PCB de vez en cuando en Altium, pero esto es algo diferente. Estaba pensando que podría pasar cables desde cada entrada a algún rincón aislado de la señal GND en nuestra PCB. Tengo un amigo que diseña dispositivos médicos (taller para 20 personas) y pidió legítimamente papel de aluminio y cables para diagnosticar en el escenario de la señal GND.
Trato de no dar una guía exacta porque se necesitaría algo de experimentación para deducir el camino exacto de la ESD. Trato de utilizar los principios del control de ESD para dar una buena idea de lo que está pasando y una idea general de cómo resolver el problema. El control de ESD es un arte, no una ciencia (a menos que modele todo el sistema y todos los parásitos en un grado razonable, lo que podría llevar mucho tiempo). Pruébelo, coloque papel de aluminio de conector a conector y el terminal negativo, si eso resuelve el problema, entonces ya está.
Pero si la ruta es a través del interruptor en el terminal positivo del interruptor, entonces debe protegerse. Si la vía es a través del terminal negativo y hay un problema de modo común en el terminal negativo, necesitará un tercer cable.
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