Esta es la solución más válida que encomtrarás aportar, pero primero mírala pausadamente y analiza si se puede adaptar a tu trabajo.
Solución:
Mejores prácticas
En primer lugar (como un poco de evasión) personalmente, en los diseños siempre conecto a tierra a través de una resistencia 0R para que se pueda cambiar la decisión. Esto se aplica a casi cualquier escudo (Ethernet, USB, etc.)
El principal problema que puede surgir es cuando el blindaje está conectado a tierra en cualquier extremo y los dos extremos no coinciden en lo que es 0V. Esto puede causar daños en cualquiera de los extremos, debido a que las corrientes fluyen donde no deberían (si la ruta del blindaje es de 0.2ohms y la diferencia de voltaje de 1V, eso es 5A yendo donde no debería)
Tú puedes pensar ¿Por qué pasaría esto alguna vez?? Pero piense en la situación en la que una computadora portátil está conectada a un equipo con alimentación de red a través de USB. La computadora portátil solo puede funcionar con batería (no true referencia a tierra), pero el equipo está conectado a la red y, por lo tanto, puede tener una true Referencia de tierra 0V.
Entonces, la solución es conectarse en un solo extremo, pero llegar a un acuerdo sobre cuál es el extremo.
En general, se espera que un dispositivo host USB proporcione la energía y el dispositivo esclavo a menudo se alimenta completamente por bus y no tiene conexiones a nada más en el mundo exterior (piense en un dispositivo de memoria USB, un dongle WiFi, etc.). En general, el host USB debe conectar el blindaje a tierra (y tierra, si es posible). Esta es la razón por la que normalmente se espera que el lado del host conecte el blindaje a tierra o tierra.
El hecho de que haya tantos comentarios contradictorios de personas y experiencias diferentes muestra claramente que está lejos de ser seguro asumir que esto siempre se cumple, así que como mencioné en primer lugar, agregue la opción para cambiarlo fácilmente.
En esta situación
Después de discutir esto en un chat, la solución propuesta es diferente. Dado que esta es una pregunta sobre ESD, es desordenada y complicada e involucra muchos aspectos del diseño (eléctrico, mecánico, sistema). El chat está disponible para que todos lo vean, pero hay partes importantes:
- Este registrador de datos no tiene otras conexiones, aparte de la conexión USB a una PC / computadora portátil
- El registrador de datos tiene un chasis de metal, que está unido a la tierra de la placa PCB.
- Cuando el blindaje USB no está conectado directamente a la tierra de la placa PCB (por ejemplo, conectado por R || C o HiZ), el registrador de datos falla (pierde el contenido de la memoria).
- En la prueba de ESD, el cable USB no está conectado (o está flotando en el otro extremo).
- El OP no es el autor del diseño y tiene un alcance muy limitado para realizar cambios de diseño para resolver este problema.
Supongo que el problema probablemente esté relacionado con el diseño de PCB. La sobretensión ESD está tomando un camino desde el escudo, pasando por la electrónica sensible y finalmente llegando al chasis. Al conectar directamente el blindaje al chasis con un cable, la ruta de sobretensión ESD llega al chasis sin acercarse a la PCB, por lo que evita el problema.
En esta situación, como el registrador de datos no tiene otras conexiones a ningún otro dispositivo; los problemas potenciales (juego de palabras intencionado) no pueden ocurrir. Entonces, sugeriría conectar el escudo al chasis. Ya sea por un cable, o un enfoque más amigable con la producción es una junta ESD alrededor del conector, que es un material conductor esponjoso que brinda una conexión sin soldadura manual y no une permeablemente el chasis a la placa.
En un mundo más ideal, volvería a girar la placa para que el chasis esté aislado de la tierra de la placa PCB y el chasis esté conectado al blindaje. Eso significa que no es posible que las sobretensiones ESD alcancen la electrónica sensible en absoluto. Excepto si pincha las clavijas de datos en el conector USB por diversión, en cuyo caso, diodos ESD en las líneas de datos que dan una ruta a la tierra del chasis, no a la tierra de la placa PCB.
Debe examinar la ruta de alta corriente a través de su diseño, y el diseño debe proporcionar una red de protección separada para evitar que la descarga de ESD pase sobre la señal de tierra, lo que creará un “rebote de tierra” e interrumpirá la funcionalidad. Este no es un asunto fácil. Al hacer una conexión sólida simple entre la tierra de la señal y el blindaje, es posible que se encuentre con problemas de EMI y falle las certificaciones de EMI. Para obtener más detalles, es posible que desee revisar este tema sobre cómo equilibrar dos requisitos contradictorios para los protectores USB.
Teniendo en cuenta lo que nos ha dicho sobre el dispositivo:
- Bateria cargada
- Normalmente no está conectado a USB
- No tiene conexiones a sensores o dispositivos externos durante las mediciones
- No tiene partes metálicas accesibles aparte del chasis y USB
blindaje.
Simplemente conecte el chasis al blindaje USB y listo.
La respuesta anterior señaló problemas con las corrientes de bucle (dos rutas GND diferentes en el circuito a la red eléctrica), pero como tiene un dispositivo flotante alimentado por batería, esto no es un problema.
Si desea experimentar, puede intentar quitar la resistencia / condensador entre el blindaje y el GND. También es posible que desee utilizar un condensador NP0 C0G ESD más pequeño, el condensador de 100nF tiene dieléctrico X7R que no se adapta bien a este tipo de tarea.
La conexión GND-to-Shield es aparentemente bastante débil y no está cerca del conector USB. Entonces, acortar el escudo a GND hace que el transitorio viaje a través de su PCB hasta que golpea la pestaña del chasis.
Creo que el problema aquí es que el diseñador original colocó un protector USB debajo de los rastros de señal. Zapatear la pistola ESD hace que el escudo “salte” que se acopla capacitivamente con las huellas y componentes cercanos. Ahora las trazas de señal y VBUS están conectadas a GND para que estén protegidas. Sin embargo, estos rastros luego van a tener CMC y ferrita mientras que el GND está acoplado directamente, por lo que probablemente supriman el transitorio en esos cables mientras que el transitorio GND continúa sin cesar.
nótese bien esto es solo especulación.