Jak chrání diodový upínací obvod před přepětím a ESD?
On 27 prosince, 2020 by adminTento obvod se mi vždy zobrazí, když mluvíme o přepětí nebo ochraně ESD (dosahuje tento obvod obojího, nebo jen jednoho?):
Nechápu však, jak to funguje. Řekněme, že na Vpin vložím 20V.
Takže Vpin má vyšší potenciál než Vdd, takže proud protéká diodou. Ale napětí v uzlu Vpin je stále 20 V a IC stále vidí 20 V – jak to chrání vnitřní obvody? Dále, pokud událost ESD zasáhne 10 000 V na Vpin jak chrání vnitřní obvody?
Nakonec je tam dioda D2 k ochraně proti napětí pod Vss, nebo má nějaký jiný účel?
Zkusil jsem simulující tento obvod, ale z nějakého důvodu to nefunguje.
Komentáře
- Možná Zenerovy diody.
- ESD je nízkoenergetický zdroj, to je, považujte jej za zdroj napětí se značnou sériovou impedancí. Podíváte-li se na t Standardy pro testování ESD, ukáže sériový odpor, který se používá jako model pro skutečný zdroj ESD.
- Pokud jste v poušti a lev vás sleduje, nemusíte ' nemusíte být rychlejší než lev, musíte být rychlejší než nejpomalejší člen vaší skupiny. Ochranné diody v zásadě fungují tak, že do vaší skupiny přidáte pomalé lidi a vytváříte předpoklady o počtu lvů.
Odpovědět
Obvod chrání za určitých podmínek před přepětím a ESD. Hlavním předpokladem je, že Vd je „tuhý“ ve srovnání se zdrojem energie na Vpinu. To obvykle platí pro Vd = napájení řekněme 1 A + schopnost a Vpin je typickým zdrojem signálu. Pokud je Vpin např. Autobaterie, všechny sázky mohou být vypnuty, pokud jde o to, jak dlouho to trvá, než bude zničena D3. .
Jak je znázorněno, vstupní Vpin je připojen k Vdd přes diodu D3. Buď
– Vstup bude sevřen na pokles jedné diody nad Vd, protože zdroj nemá dostatek energie na zvýšení napětí Vd nebo
– Vd vzroste na téměř Vpin – pouze pokud je Vpin mnohem tužší „než Vd. Ne obvykle, nebo
– D3 bude zničen jako zdroj energie a potopí ho.
Obvykle se přidá malý rezistor – řekněme 1k až 10k mezi Vpin a D2 D3.
Vpin nyní musí klesnout ~ = Vpin-Vd přes rezistor.
ESD: Stejný obvod funguje stejným způsobem pro ESD, což je „jen“ zdroj energie s nižší energií s nižším napětím (doufáte). Opět pomáhá sériový vstupní odpor. Důležité jsou aspekty jako doba náběhu a dostupná energie a možná i doba odezvy diody.
Komentáře
- Rozhodl jsem se změnit svou odpověď na vaši, protože to lépe vysvětluje proč.
Odpověď
Zapomínáte, že tyto zdroje napětí jsou „ideální“. Pokud je tedy váš vstup 20 V přímo ze zdroje, bude to vždy 20 V.
Vložte do něj sériový rezistor a uvidíte, jak to funguje.
Použil jsem LTspice k modelování obvodu.
R1 je vstupní odpor pro některý IC kolík.
Provedl jsem jednosměrný proud z -10V na 10V s 1V přírůstky.
Jak vidíte, jak začínám překračovat 5,7 V, R1 vidí pouze ~ 5,7 V.
ESD mají mnohem vyšší napětí a trvají jen krátkou chvíli, ale mělo by to prokázat ochranu.
Když \ $ V_ {pin} > V_ {dd} +0,7 \ $ , nebo když \ $ V_ {pin} < -0.7 \ $ začne jedna z diod fungovat . Nadměrné napětí (cokoli nad 5,7 V nebo pod -0,7 V) se dostane buď na zem, nebo zpět do napájení.
komentáře
- Děkujeme za tuto odpověď. Měl jsem podobnou otázku a chtěl jsem ji simulovat, ale ' m momentálně nejsem poblíž počítače.
- Takže pro Vdd = 3.3V, pokud Vpin = 6V, pak Vic bude 2V (6 – (3,3 + 0,7))?
- @ m4l490n Ne, když zvýšíte Vpin z malé hodnoty na velkou hodnotu, při jedné hodnotě Vpin (řekněme Vx) dioda začíná dirigovat a vede pro všechny hodnoty Vpin > Vx. U všech Vpin > Vx, protože dioda má předpětí, bude napětí Vic konstantní (rovno (3,3 + 0,7)).
Odpověď
Test ESD může dosáhnout až + 8 kV nebo až -8 kV. Když dojde k výboji + 8 kV, bude proud protékat D3 a pokusí se neutralizovat sám sebe. Když nastane -8 kV, bude proud protékat D2.
V reálném světě jsou dodávky VDD a VSS velmi daleko. Když dojde k ESD, bodec vyskočí ze stopy VDD (nebo VSS) a bude rušit ostatní komponenty.
Chcete-li minimalizovat tuto nežádoucí vlastnost, vždy přidejte hromadný limit mezi VDD a VSS; nejblíže k D2 a D3.
Odpověď
„When Vin> Vcc + 0.7, or when Vin -0,7, jedna z diod začne fungovat. Nadměrné napětí (cokoli nad 5,7 nebo pod -0,7 se dostane do uzemnění nebo zpět do napájení) Myslím, že toto vysvětlení od efox29 do značné míry odpovídá vašim Otázka.
Váš obrázek je poněkud zavádějící. Uzel Vpin, kde máte napsáno 20 V, snad nikdy nedosáhne 20 V. Jak začne Vpin stoupat na napětí (na cestě až k 20 V), jakmile se dostane nad napětím Vdd (5V + 0,7) bude dioda D3 vést a odesílat většinu proudu do uzlu Vdd a Vpin již nebude mít vyšší napětí.
Podobně D2 upne napětí Vpin na nesmí být nic menšího než Vss
Úkolem napájecího zdroje Vdd je udržovat potenciální rozdíl mezi Vdd a zemí na 5V. pokud se pokusíte zvětšit vdd na více než 5v zasláním proudu do uzlu vdd Napájení Vdd na železnici projde tímto e Extra proud, který jste poslali na zem tak, aby vdd zůstal na 5v. pokud jste skutečně požadovali, aby uzel vin byl na 20 V (vzhledem k zemi), pak máte dva zdroje požadující různá napětí pro stejný uzel (myslím, že tomu říkají „spor o zdroj“). Pokud je zdroj 20 V na Vin dostatečně silný, aby mohl dodávat více proudu, než kolik může 5v vdd kolejnice potopit (a to by muselo být hodně proudu, & D3 by pravděpodobně selhání s tolika proudem), pak by byl uzel Vdd vynucen napájením vinem 20V na 19,3 V.
Komentáře
- Takže, když řekněte " Nadměrné napětí (vše nad 5,7 nebo pod -0,7 se dostane na zem nebo zpět do napájení " to znamená, že pokud se Vin dostane na 20 V, kolejnice Vdd se zvýší na 14,3 V?
Napsat komentář