有一个ESD保护器件接哪个个地的问题请教大家

只看该作者 · 2011-7-10 19:27

大家好，我现在想对usb口的信号线D+和D-加esd保护。
先介绍一下我的电路板情况。使用的四层板，有单独的gnd层。我在gnd层分出了单独的chassis gnd和signal gnd。
接插件的金属外壳都是直接连接到chassis gnd上的，usb的外壳当然也是这样处理的。chassis gnd上有螺丝孔，电路板安装到机架上的时候，会通过这个螺丝孔连接到
机架上。
chassis gnd和siganl gnd是通过螺丝孔附近的0欧姆电阻连接。
如果是esd放电到usb的金属外壳会通过pcb板的chassis gnd导到机架上，机架是接大地的，这样有一个泄放回路
我有的esd芯片封装比较小，和贴片三极管一样。一端是需要接地的，按道理是需要接到chassis gnd比较好。

我看一些文档上要求usb接口的四根线在电路板上的参考地要求保持完整，连续。如下图所示

如果要将esd芯片接到chassis gnd上会出现下面的情况

这样usb接口的四根线在电路板上的参考地就不连续了。

有什么更好的办法呢。

注:主要是高速信号如usb高速、1394接口等要求参考地连续。
这种高速信号的要求的esd芯片的电容小，也就是说合适的esd芯片必然是封装比较小。

只看该作者 · 2011-7-10 20:08

如果ESD芯片比较大，可以用下面的方法分割gnd，但是这样大的esd好像电容量比较大，不太合适

是不是可以将信号线延长，像下面一样做。但是没有见过这样干的

只看该作者 · 2011-7-11 08:49

自己顶一下

只看该作者 · 2011-7-11 12:49

期待答案啊

1万 · 2011-7-11 13:04

看你的图真纠结，伤我眼球，给你个参考吧

只看该作者 · 2011-7-11 13:30

哈哈

你的图是不分chassis gnd和signal gnd的

直接将signal gnd做为esd的放电回路？

只看该作者 · 2011-7-11 15:25

一般ESD保护，是在接插件处保护吧。

从USB口接口的引脚处最短距离连接TVS,TVS另一端接classic gnd。

因为这是ESD泄放电流地，信号地是信号返回地，两回事。

我这样认为。

怎么个GND不连续，没看懂，没PCB图吗？

只看该作者 · 2011-7-11 22:40

本帖最后由 eyuge2 于 2011-7-11 22:41 编辑

我就不贴自己的PCB了，板子比较大，缩小了看chassis gnd和signal gnd分不清。
我就举个从网上搜到的eSATA接口的图

白色的是chassis gnd与signal gnd的分割线（右侧是signal gnd，左侧是chassis gnd），然后通过上方螺丝孔旁边的0欧姆连接。
在ESD放电在eSATA的金属外壳上，ESD能量传递到chassis gnd，迅速通过螺丝孔导到机架，而机架是接地的。这就是一个电荷泄放的通道。
0欧姆电阻，在ESD这种ns级的放电时候，表现得是具备一定的阻抗的，防止从chassi gnd到signal gnd的放电。

但是它这个电路中，没有对信号线加ESD保护器件。

我想问的是如果增加ESD保护器件，ESD保护器件的接地点应该在哪里。
如果接到signal gnd，显然它不能提供一个很好的电荷泄放通道。
如果接到chassis gnd，必然导致如一楼第二个图那样的信号线下方的参考地不连续。

如果chassis gnd和signal gnd不分割，不知道行不行，会不会对控制放电电流的路径有所影响？

只看该作者 · 2011-7-12 08:38

我顶，电工们帮忙啊。
这实质是个优先级的问题，是优先保证参考地的完整性还是ESD的快速泄放。

只看该作者 · 2011-7-12 11:00

对eSATA的那个图中，要给信号线加ESD保护器件，应该是eSTATA port接插件对应信号线的引脚直接通过保护器件接到classic gnd。最短的泄放路径。

就像eSTATA那个图一样，右边的信号线下有比较完整的地平面，只要保证USB D+和　D- 信号线下的地平面的完整性就好，不要被过孔等割裂。

对于D+,D-差分信号，有个线间阻抗和对地阻抗。

所以，布线时，D+和D- 要等间距，保证线间阻抗，对于多层电路板，D+和D-下有完整地平面的来保证D+和D-的对地阻抗相同，来消除共模干扰。

如果chassis gnd和signal gnd不分割，可能ESD泄放电流会通过地串入IC内。

只看该作者 · 2011-7-12 12:32

"eSTATA port接插件对应信号线的引脚直接通过保护器件接到classic gnd"
这个怎么能做到。除非你像二楼的第二个图那样放置ESD保护器件，否则signal gnd必然被破坏。

只看该作者 · 2011-7-12 13:38

双面单层PCB板吗？

多层的，第二层可以布大面积的信号地吧。

只看该作者 · 2011-7-12 13:52

本帖最后由 lxandlj 于 2011-7-12 13:58 编辑

下面一些USB layout图

figure 3-1和3-2，esd贴片元件是直接连接在信号线和classic gnd之间的。蓝色第一层可以看成是classic gnd。黄色第二层是signal gnd. classic gnd和signal gnd通过大量的vias连接。

只看该作者 · 2011-7-12 16:08

应该接内部信号地，外壳则可以接保护地

只看该作者 · 2011-7-12 21:26

我用过TVS作为USB的保护器件，是接内部信号地；个人觉得大地与内部信号地的分离比ESD的泄放回路更重要。

只看该作者 · 2011-7-12 21:52

本帖最后由 eyuge2 于 2011-7-12 22:07 编辑

to lxandlj
你好，能否将文档的名称或下载地址贴出来，我下载下来看看，谢谢！

已经找到 atmel的 High Speed USB Design Guidelines

只看该作者 · 2011-7-13 10:07

这个电路我看了，我的理解
它给出的是双面板的设计。底层大面积覆铜，作为signal gnd（usb analong ground plane）。顶层在usb插座的下方铺一小块铜，作为chassis gnd，通过过孔连接到signal gnd。
它这个图没有单独的接机架的点（接大地的点），难道是通过usb插座的外壳接到机箱的金属外壳。这种时候要保住接触良好，usb插座必须带EMI finger才行。
通过过孔连接signal gnd和chassis gnd，chassis gnd通过插座的外壳连接到机箱的外壳，这是一种办法。

我现在遇到的情况是signal gnd与chassis gnd是在gnd plane上分割开的，chassis gnd通过螺丝孔接到机架，signal gnd和chassis gnd时通过0欧姆电阻连接的。这种情形下，就不好应用上面的方法了

只看该作者 · 2011-7-13 13:50

我现在遇到的情况是signal gnd与chassis gnd是在gnd plane上分割开的，chassis gnd通过螺丝孔接到机架，signal gnd和chassis gnd时通过0欧姆电阻连接的。这种情形下，就不好应用上面的方法了

能不能把pcb图发出来呢，最好打印成pdf格式的文件，用pdf factory。

看看。学习一下。

只看该作者 · 2011-7-13 17:27

给老兄提供几篇**吧。看有帮助没。

只看该作者 · 2011-7-13 21:03

非常感谢！
我的电路比较简单，拿出来怕大家笑话。
实际使用的usb接口，没有使用ESD保护芯片。
按键接口和触摸屏接口用了ESD保护芯片，但是这种低速信号跨过分割的地也没有什么关系。

主要是在这里提出一个问题。像usb这种相对高速的信号，如果对信号线进行ESD保护，如何保证电荷快速泄放到chassis gnd，又保证信号线下方的参考地（signal gnd）保持连续性。

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