Kuinka diodin kiinnityspiiri suojaa ylijännitettä ja ESD: tä vastaan?
On joulukuu 27, 2020 by adminNäen aina tämän piirin puhuessani ylijännitteestä tai ESD-suojauksesta (saavuttaako tämä piiri molemmat vai vain yhden?):
En kuitenkaan ymmärrä, miten se toimii. Sanoin, että laitan 20 V: n Vpiniin.
Joten Vpin on suuremmalla potentiaalilla kuin Vdd, joten virta kulkee diodin läpi. Mutta jännite solmussa Vpin on edelleen 20 V ja IC näkee edelleen 20 V – miten tämä suojaa sisäisiä piirejä? Lisäksi, jos ESD-tapahtuma osuu 10000 V: een Vpinille miten se suojaa sisäisiä piirejä?
Lopuksi onko diodi D2 suojattu Vss: n alapuolelta tulevalta jännitteeltä vai onko sillä jokin muu tarkoitus?
Olen kokeillut simuloi tätä virtapiiriä, mutta jostain syystä se ei toimi.
Kommentit
- Ehkä Zener-diodit.
- ESD on matalan energian lähteen, pidä sitä jännitelähteenä, jolla on merkittävä sarjaimpedanssi ESD-testauksen standardien mukaan se osoittaa sarjan vastuksen, jota käytetään mallina todelliselle ESD-lähteelle.
- Jos olet autiomaassa ja leijona seuraa sinua, et ' t on oltava nopeampi kuin leijona, sinun on vain oltava nopeampi kuin ryhmän hitain jäsen. Suojadiodit toimivat periaatteessa lisäämällä ryhmään hitaita ihmisiä ja tekemällä oletuksia leijonien lukumäärästä.
Vastaa
Piiri suojaa ylijännitteeltä ja ESD: ltä tietyissä olosuhteissa. Tärkein oletus on, että Vd on ”jäykkä” verrattuna Vpinin energialähteeseen. Tämä pätee yleensä Vd = virtalähde sanotaan 1 A + kyky ja Vpin on tyypillinen signaalilähde. Jos Vpin on esimerkiksi auton akku, kaikki vedot voivat olla poissa käytöstä siitä, kuinka kauan kestää ennen kuin D3 tuhoutuu. .
Kuten on esitetty, tulo Vpin on kytketty Vdd: hen diodin D3 kautta. Joko
– Tulo kiinnitetään yhteen diodipisaraan Vd: n yläpuolelle, koska lähteellä ei ole tarpeeksi energiaa Vd: n jännitteen nostamiseen tai
– Vd nousee lähelle Vpin – vain, jos Vpin on paljon ”jäykempi ”kuin Vd. Ei yleensä, tai
– D3 tuhoutuu energialähteenä ja uppoamalla sen pois.
On tavallista lisätä pieni vastus – sanoa 1k – 10k Vpinin ja D2 D3 -liitoksen väliin.
Vpinin täytyy nyt pudota ~ = Vpin-Vd vastuksen yli.
ESD: Sama piiri toimii samalla tavalla ESD: llä, mikä on ”vain” korkeamman jännitteen pienemmän energian (toivottavasti) energialähde. Jälleen sarjan tulovastus auttaa. Aspektit, kuten nousuaika ja käytettävissä oleva energia, ja mahdollisesti jopa diodin vasteaika, tulevat tärkeiksi.
kommentit
- päätin muuttaa vastaukseni vastaukseesi, koska se selittää paremmin miksi.
Vastaa
Unohdat, että nämä jännitelähteet ovat ”ihanteellisia”. Joten jos syöttösi on 20 V suoraan virtalähteestä, se on aina 20 V.
Heitä sarjavastus sisään ja näet, miten se toimii.
Käytin LTspicea piirin mallintamiseen.
R1 on joidenkin IC-nastojen tulovastus.
Tein DC-pyyhkäisy -10 V – 10 V 1 V: n lisäykset.
Kuten näette, kun aloin käydä yli 5,7 V, R1 näkee vain ~ 5,7 V.
ESD: t ovat paljon suurempia jännitteitä ja kestävät vain hetken, mutta tämän pitäisi esitä suojaus.
Kun \ $ V_ {pin} > V_ {dd} +0,7 \ $ , tai kun \ $ V_ {pin} < -0,7 \ $ , yksi diodeista alkaa toimia . Ylijännite (mikä tahansa yli 5,7 V tai alle -0,7 V) siirtyy joko maahan tai takaisin syöttöön.
kommentit
- Kiitos vastauksesta. Minulla oli samanlainen kysymys ja halusin simuloida sitä, mutta en ' ole tällä hetkellä tietokoneen lähellä.
- Joten Vdd = 3,3 V, jos Vpin = 6V silloin Vic olisi 2V (6 – (3,3 + 0,7))?
- @ m4l490n Ei, kun nostat Vpin: n pienestä arvosta suureksi, yhdellä Vpin: n arvolla (sanotaan Vx), diodi alkaa johtaa ja suorittaa kaikkia Vpin > Vx -arvoja. Kaikille Vpin > Vx: lle, koska diodi on eteenpäin esijännitetty, jännite Vic on vakio (yhtä suuri ((3,3 + 0,7)).
Vastaus
ESD-testi voi olla jopa + 8 kV tai alas -8 kV. Kun tapahtuu + 8 kV purkaus, virta kulkee D3: n läpi ja yrittää neutraloida itsensä. Kun tapahtuu -8kV, virta kulkee D2: n läpi.
Todellisessa maailmassa VDD- ja VSS-syöttö ovat hyvin kaukana. Kun ESD tapahtuu, piikki hyppää ulos VDD (tai VSS) jäljestä ja häiritsee muita komponentteja.
Tämän ei-toivotun ominaisuuden minimoimiseksi lisää aina irtotavarakorkki VDD: n ja VSS: n väliin. lähinnä kohtia D2 ja D3.
Vastaa
”Kun Vin> Vcc + 0.7 tai kun Vin < -0.7, yksi diodista alkaa johtaa. Ylijännite (mikä tahansa yli 5.7 tai alle -0.7 siirtyy joko maahan tai takaisin syöttöjännitteeseen” Luulen, että tämä efox29: n selitys vastaa melko paljon kysymys.
Kuvasi on hieman harhaanjohtava. Vpin-solmu, johon olet kirjoittanut 20 V, ei toivottavasti koskaan saavuta 20 V: ta. Kun Vpin alkaa nousta jännitteellä (matkalla 20 V: iin), niin pian kuin se saa Vdd-jännitteen yläpuolella (5 V + 0,7) D3-diodi johtaa ja lähettää suurimman osan virrasta Vdd-solmuun, eikä Vpin saa suurempaa jännitettä.
Samoin D2 kiinnittää Vpin-jännitteen ole pienempi kuin Vss
Vdd-kiskotehtävän tehtävänä on pitää potentiaalinen ero Vdd: n ja maan välillä 5 V: n tasolla. Jos yrität tehdä vdd: stä suuremman kuin 5 v lähettämällä virtaa vdd-solmuun, Vdd-rautatiehuolto kulkee tämän e lähettämäsi maadoitettu xtra-virta siten, että vdd pysyy 5v: ssä. jos todella vaadit, että vin-solmu on 20 V: n jännitteellä (maan suhteen), sinulla on kaksi lähdettä, jotka vaativat eri jännitteitä samalle solmulle (luulevat, että he kutsuvat tätä ”lähdekilpailuksi”). Jos Vinin 20 V: n lähde on riittävän vahva, jotta se voi syöttää enemmän virtaa kuin 5 V: n vdd-kisko voi uppoaa (ja tämän pitäisi olla paljon virtaa, & D3 todennäköisesti epäonnistuu niin suurella virralla), sitten 20 V: n virtalähde pakottaa Vdd-solmun olemaan 19,3 V.
Kommentit
- Joten, kun sano " Ylijännite (mikä tahansa yli 5,7 tai alle -0,7 siirtyy joko maahan tai takaisin syöttöjännitteeseen " tarkoittaakö sitä, että jos Vin saa 20 V: n virran, Vdd-kisko nousee 14,3 V: iin?
Vastaa