Recomendaciones de diseño de diodos ESD

ESD es difícil de tratar, y las soluciones son más magia negra que ciencia. Dicho esto, lo que desea es que la impedancia a tierra sea menor que la impedancia al chip que está protegiendo. Hay varias formas de hacer esto, y la solución más práctica probablemente implicará varias de estas cosas a la vez.

1. La colocación y el enrutamiento de los rastros es un buen comienzo. Como notó, MCU <-> Diodes <-> DB25 es probablemente el mejor, aunque MCU <-> DB25 <-> Diodes puede funcionar. Para que funcione, las huellas de los diodos deben ser gruesas y cortas. Los rastros de la MCU deben ser largos y delgados. Pero, en mi humilde opinión, solo hacer esto no es suficiente para un producto comercial.

2. Coloque algún tipo de resistencia o perla de ferrita entre el DB25/diodos y la MCU. Prefiero las resistencias para esto porque su impedancia es más predecible a altas frecuencias, pero una perla también podría funcionar. Una resistencia de alrededor de 10 a 50 ohmios es buena, según la naturaleza de las señales que esté ejecutando. Esta resistencia/perla aumentará la impedancia a la MCU, guiando la ESD a tierra de una manera diferente.

3. Ponga un condensador en paralelo con los diodos. Un valor de 3 nF es ideal para la protección ESD. Pero dependiendo de su señal, es posible que deba usar una más pequeña o más grande, o ninguna. El más grande con el que pueda salirse con la suya también reducirá sus problemas de EMI. La función básica de la tapa es absorber rápidamente el choque ESD y volver a emitirlo más lentamente y con un voltaje menor. Si la tapa es lo suficientemente grande, entonces no se requiere el diodo. Esta tapa también forma un filtro RC con el n.º 2 arriba y evita que la EMI entre o salga de la caja.

4. Conecte el blindaje del DB25 a la tierra del chasis y asegúrese de que su chasis sea un buen blindaje.

Recientemente tuve un problema con un dispositivo USB que fallaba cada vez que ocurría un zap de ESD dentro de los 8 pies de la caja. Al final, tuve que conectar la carcasa USB al chasis, agregar resistencias de 33 ohmios a las líneas de datos USB, agregar tapas y diodos. Hasta que hice todo eso, todavía experimenté fallas. Si dejara uno de esos, cualquiera, fallaría. Ahora funciona de manera sólida, incluso con chispas de 1 pulgada de largo hasta el chasis.

Para empezar, usaría diodos de supresión ESD especiales en lugar de diodos zener comunes; son más rápidos y soportan mejor el alto voltaje.

Sus preocupaciones sobre la colocación relativa están justificadas. De hecho, la corriente puede dividirse y llegar tanto al diodo de protección como al controlador. Por lo tanto, coloque siempre el diodo entre el conector y el controlador, y no los coloque en un trazado auxiliar, porque creará el mismo problema. Coloque el diodo ESD en la traza misma.

Asegúrese de que la distancia y la resistencia a un plano de tierra sean lo más cortas posible. Cuanto mayor sea el área de tierra, mayor será su capacidad y menor será el voltaje restante.
No cuentes demasiado en la tierra, eso está demasiado lejos; una descarga puede destruir todo su CMOS antes de que llegue a la tierra.

Si es posible, intente hacer algún tipo de "pararrayos", esto puede ser un rastro desnudo que termine a 0,1 mm de un rastro de suelo también desnudo, de modo que una descarga de ESD pueda chispear sobre el espacio.
Para un proyecto, teníamos una pequeña ranura en la carcasa que exponía la placa de circuito impreso a una distancia de 2,5 mm del exterior de la carcasa, en un lugar que el usuario tocaría (botón). Así que temía que las descargas de ESD pudieran pasar por la rendija. Retiré todo el cobre cercano y coloqué una resistencia 0603, con un extremo conectado a tierra y el otro debajo de la ranura. La idea era que, si no podemos evitar una descarga, al menos sepamos por dónde pasa, por lo que la resistencia debería funcionar como un pararrayos. Una resistencia en lugar de un 0$\Omega$El puente reduce la corriente de descarga, que de lo contrario se acoplaría a las trazas cercanas e induciría voltajes excesivos allí. Los resultados de las pruebas de ESD estaban bien.