PCB布线是ESD保护的关键要素。合理的PCB设计可以减少因故障检查和返工带来的不必要的成本。在PCB设计中，瞬态电压抑制器(TVS)二极管用于抑制ESD放电引起的直接电荷注入，因此在PCB设计中克服放电电流引起的电磁干扰(EMI)效应更为重要。本文将提供可以优化ESD保护的PCB设计标准。

1.环路

电流被感应到闭合的磁通变化的回路中。电流的幅度与环的面积成正比。更大的回路包含更多的磁通量，因此在回路中感应出更强的电流。因此，必须减少回路面积。

最常见的环路由电源和地构成。如果可能，可以采用带电源和接地层的多层PCB设计。多层电路板不仅最小化了电源和地之间的回路面积，还减少了ESD脉冲产生的高频EMI电磁场。

如果不能使用多层电路板，电源和接地线必须连接成网格状，如图2所示。并网可以起到电源和接地层的作用。每层的印刷线路通过过孔连接，过孔连接间隔在每个方向都要在6cm以内。此外，在布线时，也可以通过使电源和接地印刷电路尽量靠近来减小回路面积。

减小环路面积和感应电流的另一种方法是减少互连器件之间的并联路径，如图所示。

当必须使用长度超过30厘米的信号连接线时，可以使用保护线，如图5所示。更好的方法是在信号线附近放置一个地层。信号线应在距保护线或接地线层13mm以内。

将每个敏感元件的长信号线(> 30cm)或电源线与其接地线交叉。交叉线必须从上到下或从左到右按一定的间隔排列。

2.电路连接长度

长的信号线也可以作为接收ESD脉冲能量的天线，尽量使用较短的信号线可以降低信号线作为接收ESD电磁场的天线的效率。尽量将互连设备彼此相邻放置，以减少互连印刷线路的长度。

3.地面电荷注入

ESD接地层的直接放电可能会损坏敏感电路。除TVS二极管外，还应使用一个或多个高频旁路电容，放置在易损元件的电源和地之间。旁路电容减少电荷注入，并保持电源和接地端口之间的电压差。

TVS分流感应电流，保持TVS箝位电压的电位差。TVS和电容应尽可能靠近受保护的IC放置(见图7)，TVS到地的路径和电容的引脚长度应最短，以降低寄生电感效应。

连接器必须安装在PCB上的铜铂层上。理想情况下，Cu-Pt层必须与PCB的接地层隔离，并通过短线连接到焊盘。

4.PCB设计的其他标准

避免将时钟、复位信号等重要信号线布置在PCB边缘；

将PCB未使用的部分设置为接地层；

接地线和信号线之间的间隔至少为4毫米；

保持机箱接地长宽比小于5:1，减少电感效应；

TVS二极管用于保护所有外部连接；

5.保护电路中的寄生电感

当ESD事件发生时，TVS二极管路径中的寄生电感会产生严重的电压过冲。即使使用TVS二极管，由于感性负载上的感应电压VL=L×di/dt，过大的过冲电压仍可能超过受保护IC的损坏电压阈值。

保护电路承受的总电压是TVS二极管箝位的电压和寄生电感产生的电压之和，VT=VC+VL。ESD瞬态感应电流可在不到1ns的时间内达到峰值(根据IEC 61000-4-2标准)。假设引线电感为每英寸20nH，线路长度为四分之一英寸，则过冲电压为50V/10A的脉冲。经验法则是将分流路径设计得尽可能短，以降低寄生电感效应。

所有电感路径必须考虑接地电路、TVS和受保护信号线之间的路径以及从连接器到TVS设备的路径。受保护的信号线应直接连接到接地层。如果没有接地层，接地电路的连接应尽可能短。TVS二极管的接地与受保护电路的接地点之间的距离应尽可能短，以降低接地层的寄生电感。

最后，TVS器件应尽可能靠近连接器，以减少对附近线路的瞬态耦合。虽然没有直接通向连接器的路径，但是这种二次辐射效应也会造成电路板其他部分的工作紊乱。