如何优化PCB设计来解决ESD问题（二）

一个更好的办法是在信号线附近放置地层。信号线应该距保护线或接地线层 13 毫米以内。如图 6 所示，将每个敏感元件的长信号线(>30 厘米)或电源线与其接地线进行交叉布置。交叉的连线必须从上到下或从左到右的规则间隔布置。

电路连线长度

长的信号线也可成为接收 ESD 脉冲能量的天线，尽量使用较短信号线可以降低信号线作为接收 ESD 电磁场天线的效率。

尽量将互连的器件放在相邻位置，以减少互连的印制线长度。地电荷注入ESD 对地线层的直接放电可能损坏敏感电路。在使用TVS 二极管的同时还要使用一个或多个高频旁路电容器，这些电容器放置在易损元件的电源和地之间。旁路电容减少了电荷注入，保持了电源与接地端口的电压差。

TVS 使感应电流分流，保持 TVS钳位电压的电位差。TVS及电容器应放在距被保护的 IC 尽可能近的位置(见图 7)，要确保 TVS 到地通路以及电容器管脚长度为最短，以减少寄生电感效应。

连接器必须安装到 PCB 上的铜铂层。理想情况下，铜铂层必须与 PCB 的接地层隔离，通过短线与焊盘连接。

PCB设计的其它准则

1.  避免在 PCB 边缘安排重要的信号线，如时钟和复位信号等；

2.  将 PCB 上未使用的部分设置为接地面；

3.  机壳地线与信号线间隔至少为 4 毫米；

4.  保持机壳地线的长宽比小于 5:1，以减少电感效应；

5.  用 TVS 二极管来保护所有的外部连接；

保护电路中的寄生电感

TVS 二极管通路中的寄生电感在发生 ESD 事件时会产生严重的电压过冲。尽管使用了TVS 二极管，由于在电感负载两端的感应电压 VL=L×di/dt，过高的过冲电压仍然可能超过被保护 IC 的损坏电压阈值。

保护电路承受的总电压是 TVS 二极管钳位电压与寄生电感产生的电压之和，VT=VC+VL。一个 ESD 瞬态感应电流在小于 1ns 的时间内就能达到峰值(依据 IEC 61000-4-2 标准)，假定引线电感为每英寸 20nH，线长为四分之一英寸，过冲电压将是 50V/10A 的脉冲。经验设计准则是将分流通路设计得尽可能短，以此减少寄生电感效应。

所有的电感性通路必须考虑采用接地回路，TVS 与被保护信号线之间的通路，以及连接器到 TVS 器件的通路。被保护的信号线应该直接连接到接地面，若无接地面，则接地回路的连线应尽可能短。TVS 二极管的接地和被保护电路的接地点之间的距离应尽可能短，以减少接地平面的寄生电感。

最后，TVS 器件应该尽可能靠近连接器以减少进入附近线路的瞬态耦合。虽然没有到达连接器的直接通路，但这种二次辐射效应也会导致电路板其它部分的工作紊乱。