系统ESD防护设计

1. 如电源所述，GR551x芯片供电采用单独的LDO供电。
2. 在充电接口CHAR+、CHAR-端分别串接磁珠，可衰减静电能量，并在磁珠前端增加TVS管进行ESD防护处理，如下图所示。

   

   TVS管和磁珠BEAD选型要求和推荐型号如下表：

   表 18 TVS选型要求

   参数	说明	最小值	典型值	最大值
   VRwM(V)	反向关断电压		5 V
   VBR(V)	击穿电压		7 V
   Vclamp(V)	钳位电压		6 V
   VESD(kV)	抗ESD能力	接触放电：±10 kV 空气放电：±12 kV

   表 19 磁珠BEAD选型要求

   参数	说明	最小值	典型值	最大值
   FB（Ω）	100 MHz 下的阻抗值		600 Ω
   I额定电流（mA）	额定工作电流		900 mA
   RDC最大电阻（mΩ）	直流最大电阻		230 mΩ

   表 20 TVS选型推荐型号

   推荐型号	VRwM(V)	VBR(V)	Vclamp(V)	工作温度	VESD(kV)	封装	品牌
   AZ5C25-01B	5	9	6	-55°C ～ 85°C	接触放电：±13 kV 空气放电：±16 kV	0201	Amazing
   OVE38E32S1M	6.5	7	10	-55°C ～ 125°C	接触放电：±25 kV 空气放电：±25 kV	0402	OVREG

   表 21 BEAD推荐型号

   推荐型号	阻抗@100 MHz	额定电流	DC最大电阻	工作温度	封装	品牌
   BLM15PX601SN1	600 Ω	900 mA	230 mΩ	-55°C ～ 125°C	0402	MURATA
   WLBD1005HCU601TL	600 Ω	900 mA	230 mΩ	-55°C ～ 125°C	0402	Walsin

3. 对于金属外壳的产品，金属外壳接地点和主板地之间串接磁珠，避免静电干扰直接进入主板。
4. 针对手表，手环等产品，如果产品系统静电指标为空气放电±8 kV，接触放电±4 kV以上时，需要另外增加外部看门狗等复位机制来增强产品系统ESD防护能力。

使用外部硬件看门狗时，需要注意硬件看门狗的初始启动条件，在没有固件时不要启动外部看门狗，避免在未烧录固件时误启动了硬件看门狗，导致系统误复位。

看门狗选型要求和推荐型号如下表所示：

表 22 看门狗选型要求和推荐型号

防静电敏感性	tWD看门狗喂狗时间	tRET看门狗输出复位时间	输入电压范围	工作电流	工作温度	推荐型号	品牌
HBM > 2000 V CDM > 500 V	可配置，满足10s内喂狗需求	> 100 ms	1.6 ～ 5 V	需满足整机睡眠电流要求，建议不高于5 uA	-40°C ～ 85°C	SGM820A/B-X	圣邦微

以SGM820作为外部硬件看门狗来复位系统为例，该看门狗喂狗时间可以通过外部电容配置。

SGM820A-X标准可编程看门狗计时时间，计算公式如下：

SGM820B-X扩展可编程看门狗计时时间，计算公式如下：

系统在喂狗时间t_WD内，输出一个大于50 ns的喂狗脉冲信号后，看门狗计时清零，则不会复位系统。当发生ESD事件系统软件失效时，不能在t_WD内进行喂狗，则看门狗输出200 ms的复位信号，对系统进行复位。

看门狗参考设计如下图所示，nRESET连接GR551x Chip_EN，在系统发生软件跑飞时，输出复位信号从而重启系统，WDI_820连接任意GPIO进行喂狗操作。

1. GR551x PCB GND Layout设计建议
   • 建议PCB板采用四层及以上，GR551x芯片邻层为完整的GND层，完整可靠的接地层有利于ESD静电的快速泄放。
   • 芯片GND管脚先在Top层与主板GND互连，后再通过Via与PCB其他层GND互连。
   • QFN封装产品，芯片VSS_BUCK GND管脚需要靠近输入电容（10 µF）地脚，通过就近打至少2个过孔在其它层与EPAD互联。该Pin脚走线线宽需0.25 mm以上，减少电源/GND回路阻抗。
2. 充电接口触点PAD布局及设计要求
   • 建议充电接口CHAR+、CHAR-的触点PAD尽量与GR551x芯片布局不同层，如充电PAD与芯片布局在同一层，PAD与芯片距离应在5 mm以上。
   • CHAR+、CHAR-的触点PAD不能靠近时钟、Reset、通信等敏感信号，同时需要对其做包地隔离处理。
3. 滤波电容要紧靠GR551x芯片的Power管脚放置，保持最小的电源回路面积，增强滤波效果。

   

4. 由于IO管脚易受静电干扰影响，建议通信信号网络尽量布局在PCB中间层并用GND屏蔽，且易受干扰的时钟、复位等信号不要靠近板子边缘走线，最好能包地处理。

   

   

5. 电容或ESD防护器件等的走线要贯穿焊盘，避免通过长引线连接到焊盘，导致滤波或防护效果变差。

   

   

• 外壳缝隙要密封，阻断静电进入。
• 金属外壳接地点要串接磁珠后再连接到主板的GND回路，防止静电通过金属外壳直接进入主板。
• 结构上不允许有悬浮金属，触摸与显示等传感器模组的钢板补强需要接地处理。
• 结构上需尽量避免主板与触摸、显示等传感器模组FPC重叠区域紧密接触，同时建议主板连接器裸露区域贴高温胶防止结构上短路及静电串入。