Práctica protección ESD sin pestillo

Siempre he entendido que cualquier pin de E/S CMOS necesita protección ESD externa, ya que los diodos de protección en el chip solo están ahí para protegerse contra eventos ESD durante el manejo de la fabricación.

Sin embargo, he desarmado algunos dispositivos a lo largo de los años que conectan directamente los pines de E/S CMOS y NMOS al mundo exterior a través de conectores DIN o D-sub, sin ninguna protección. Esto no es solo equipo para aficionados: lo he visto de forma rutinaria en equipos comerciales de alto precio (más de £ 1000). Esto es especialmente cierto en el caso de equipos más antiguos (de finales de los 80 a finales de los 90).

Entonces, ¿me estoy pasando de la raya al tratar de proteger cada pin de E/S con componentes externos? ¿O podría ser que estos diseños comerciales tengan serios defectos? ¿Podría ser que los pines de solo salida sean menos vulnerables a ESD que los pines de E/S o de entrada? (aunque también he visto entradas expuestas de esta manera)

Más específicamente, me estoy embarcando en un proyecto en el que necesitaré conectar ocho pines de E/S de MCU a un conector D-sub, sin ninguna resistencia en serie. Consideré usar ocho diodos TVS para protección, pero esto parece ser inadecuado, incluso si el TVS se sujeta a 6 voltios, sigue siendo un voltio más alto que la fuente de alimentación. Por lo tanto, fluirá una fuerte corriente a través de los diodos ESD en la MCU. Esto podría destruir el pin de E/S o bloquear el chip.

Mi posición alternativa es usar 16 diodos Schottky externos para sujetar los rieles de alimentación, pero son muchas partes en una placa pequeña. Tengo entendido que protegerá completamente contra el bloqueo: un Schottky externo puede tener una caída de voltaje mucho menor en varios amperios.

Consideré el uso de una matriz de diodos Schottky 74S1053 ya que puede sujetar 16 líneas. Pero desafortunadamente, el dispositivo está diseñado para terminación de bus en lugar de protección ESD. Tiene una caída de voltaje directo bastante alta a corrientes significativas. Suponiendo que un evento de ESD pueda ver corrientes del orden de varios amperios, el voltaje a través del diodo aumentará a un par de voltios. Esto obligaría a la corriente a fluir a través de los diodos de protección interna de la MCU, con todos los efectos nocivos que esto podría causar. ¿Pero hay algo que estoy pasando por alto aquí? ¿Podría el 74S1053 ser una opción viable?

Al igual que muchos chips CMOS, la hoja de datos de MCU especifica que las entradas no deben desviarse fuera de los rieles de suministro en más de 0,3 voltios. La corriente del diodo de sujeción está limitada a 20 mA. He visto de primera mano un chip CMOS engancharse y bloquear el suministro debido a la corriente que fluye a través de los diodos de protección, por lo que estoy muy interesado en evitar que esto suceda.

¿Cuáles son las "mejores prácticas" en una situación como esta? ¿Ayudaría agregar un componente de filtro RFI a la E/S? Escuché que la resistencia en serie a veces protege contra ESD ya que crea un filtro de paso bajo con la capacitancia del pin de E/S, pero realmente no puedo permitirme ninguna resistencia en serie adicional. También me gustaría protegerme contra la aplicación de una entrada de 5 V mientras el dispositivo está apagado, por lo que parece que necesitaré diodos para Vcc como mínimo. Pero el dispositivo solo consume unos pocos mA, por lo que probablemente podría sobrevivir siendo alimentado a través de los diodos internos. Pero podría haber un pico de corriente cuando se conecta por primera vez, mientras se carga el condensador de desacoplamiento.