Hvordan beskytter et diodespændingskredsløb mod overspænding og ESD?
On december 27, 2020 by adminJeg ser altid dette kredsløb, når vi taler om overspænding eller ESD-beskyttelse (opnår dette kredsløb begge dele, eller kun en?):
Jeg forstår dog ikke, hvordan det fungerer. Sig, at jeg satte 20V på Vpin.
Så Vpin har et højere potentiale end Vdd, så strømmen strømmer gennem dioden.Men spændingen ved knudepunktet Vpin er stadig 20V og ICen ser stadig 20V – hvordan beskytter dette det interne kredsløb? Desuden, hvis en ESD-hændelse ramte 10.000V til Vpin hvordan beskytter det det interne kredsløb?
Endelig er dioden D2 der for at beskytte mod en spænding under Vss, eller har den et andet formål?
Jeg har prøvet simulerer dette kredsløb, men af en eller anden grund virker det ikke.
Kommentarer
- Måske Zener-dioder.
- ESD er en lavenergikilde, som det er, betragt det som en spændingskilde med en betydelig serieimpedans. Hvis du ser på t han standarder for ESD-test, det viser seriemodstanden, der bruges som model for en ægte ESD-kilde.
- Hvis du er i ørkenen, og en løve følger dig, donerer du ikke ' behøver ikke at være hurtigere end løven, du skal bare være hurtigere end det langsomste medlem af din gruppe. Beskyttelsesdioder fungerer grundlæggende ved at tilføje langsomme personer til din gruppe og antage antagelser om antallet af løver.
Svar
Kredsløbet beskytter mod overspænding og ESD under visse betingelser. Hovedantagelsen er, at Vd er “stiv” sammenlignet med energikilden på Vpin. Dette gælder normalt for Vd = strømforsyning af f.eks. 1 A + kapacitet og Vpin er en typisk signalkilde. Hvis Vpin f.eks. Er et bilbatteri, kan alle væddemål være ude af, hvor længe det er, før D3 ødelægges. .
Som vist er input Vpin forbundet til Vdd via diode D3. Enten
– Indgangen klemmes til et diodefald over Vd, fordi kilden ikke har nok energi til at hæve spændingen på Vd eller
– Vd vil stige til nær Vpin – kun hvis Vpin er meget “stivere “end Vd. Ikke normalt, eller
– D3 vil blive ødelagt, når energikilden og sænker det ud
Det er normalt at tilføje en lille modstand – sig 1k til 10k mellem Vpin og D2 D3-krydset.
Vpin skal nu falde ~ = Vpin-Vd over modstanden.
ESD: Det samme kredsløb fungerer på samme måde for ESD, som “bare” er en højere spænding lavere energikilde (håber du). Igen hjælper en serie inputmodstand. Aspekter som stigtid og tilgængelig energi og muligvis endda diodes responstid bliver vigtige.
Kommentarer
- Besluttede at ændre mit svar til dit, da det bedre forklarer hvorfor.
Svar
Du glemmer, at disse spændingskilder er “ideelle”. Så hvis dit input er 20V direkte fra en forsyning, vil det altid være 20V.
Kast en seriemodstand derinde, og du kan se, hvordan det fungerer.
Jeg brugte LTspice til at modellere kredsløbet.
R1 er inputmodstanden for nogle IC-pin.
Jeg lavede en DC-fejning fra -10V til 10V med 1V trin.
Som du ser, når jeg begynder at gå over 5.7V, ser R1 kun ~ 5.7V.
ESDer er meget højere spænding og varer kun et kort øjeblik, men dette skulle demonstrere beskyttelsen.
Når \ $ V_ {pin} > V_ {dd} +0.7 \ $ , eller når \ $ V_ {pin} < -0.7 \ $ , begynder en af dioderne at udføre . Den overskydende spænding (alt over 5,7 V eller under -0,7 V) sendes enten til jorden eller tilbage i forsyningen.
Kommentarer
- Tak for dette svar. Jeg havde et lignende spørgsmål, og jeg ville simulere det, men jeg ' er i øjeblikket ikke i nærheden af en computer.
- Så for Vdd = 3.3V, hvis Vpin = 6V så ville Vic være 2V (6 – (3,3 + 0,7))?
- @ m4l490n Nej, når du øger Vpin fra en lille værdi til en stor værdi, ved en værdi af Vpin (siger Vx), diode begynder at lede og udfører for alle værdier af Vpin > Vx. For alle Vpin > Vx, da dioden er forudspændt, vil spændingen Vic være konstant (lig med (3,3 + 0,7)).
Svar
ESD-test kan gå op til + 8kV eller ned til -8kV. Når en + 8kV afladning sker, strømmer strømmen gennem D3 og forsøger at neutralisere sig selv. Når -8kV sker, vil strømmen strømme gennem D2.
I den virkelige verden er applikationen VDD og VSS meget langt væk. Når ESD sker, springer spidsen ud af VDD (eller VSS) -sporet og interfererer med andre komponenter.
For at minimere denne uønskede egenskab skal du altid tilføje et bulk-loft mellem VDD og VSS; nærmest D2 og D3.
Svar
“Når Vin> Vcc + 0.7, eller når Vin < -0.7, en af dioderne begynder at lede. Den overskydende spænding (alt over 5,7 eller under -0,7 bliver sendt enten til jorden eller tilbage i forsyningen” Jeg tror, at denne forklaring fra efox29 stort set svarer på din spørgsmål.
Dit billede er noget vildledende. Vpin-noden, hvor du har 20V skrevet, vil forhåbentlig aldrig nå 20V. Da Vpin begynder at stige i spænding (på vej op til 20V), så snart det bliver over Vdd-spændingen (5V + 0,7) vil D3-dioden lede og sende det meste af strømmen til Vdd-noden, og Vpin bliver ikke højere i spænding.
Ligeledes vil D2 klemme Vpin-spændingen til ikke være noget mindre end Vss
Vdd-jernbaneforsyningens job er at holde potentialforskellen mellem Vdd og jord ved 5V. hvis du forsøger at gøre vdd større end 5v ved at sende strøm til vdd-noden, Vdd jernbaneforsyning vil passere denne e ekstra strøm, du sendte til jorden, således at vdd forbliver på 5v. hvis du virkelig krævede, at vin-knudepunktet var ved 20v (med hensyn til jord), så har du to kilder, der kræver forskellige spændinger for den samme knude (tror de kalder dette “kilde-påstand”). Hvis 20V-kilden på Vin er stærk nok til, at den kan levere mere strøm, end 5v vdd-skinnen kan synke (og dette skal være meget strøm, ville & D3 sandsynligvis mislykkes med så meget strøm), ville Vdd-noden blive tvunget til at være 19,3V af 20V vin-forsyningen.
Kommentarer
- Så når du sig " Overskydende spænding (alt over 5,7 eller under -0,7 bliver sendt enten til jorden eller tilbage til forsyningen " betyder det, at hvis Vin når 20V, vil Vdd-skinnen hæve til 14,3V?
Skriv et svar