Comment un circuit de serrage à diode protège-t-il contre les surtensions et les décharges électrostatiques?
On décembre 27, 2020 by adminJe vois toujours ce circuit quand je parle de surtension ou de protection ESD (ce circuit accomplit-il les deux, ou juste un?):
Cependant, je ne comprends pas comment cela fonctionne. Disons que jai mis du 20V à Vpin.
Donc Vpin est à un potentiel plus élevé que Vdd, donc le courant circule à travers la diode. Mais la tension au nœud Vpin est toujours de 20 V et le circuit intégré voit toujours 20 V – comment cela protège-t-il les circuits internes? à Vpin comment protège-t-il les circuits internes?
Enfin, la diode D2 est-elle là pour protéger contre une tension inférieure à Vss, ou a-t-elle un autre but?
Jai essayé simulant ce circuit, mais pour une raison quelconque, cela ne fonctionne pas.
Commentaires
- Peut-être des diodes Zener.
- ESD est un source dénergie faible, que ce soit, considérez-la comme une source de tension avec une impédance série significative. Si vous regardez t es normes pour les tests ESD, il montrera la résistance série qui est utilisée comme modèle pour une vraie source ESD.
- Si vous êtes dans le désert et quun lion vous suit, vous ne ‘ t devez être plus rapide que le lion, il vous suffit dêtre plus rapide que le membre le plus lent de votre groupe. Les diodes de protection fonctionnent essentiellement en ajoutant des personnes lentes à votre groupe et en faisant des hypothèses sur le nombre de lions.
Réponse
Le circuit protège contre les surtensions et les décharges électrostatiques sous certaines conditions. Lhypothèse principale est que Vd est « rigide » par rapport à la source dénergie sur Vpin. Cela est généralement vrai pour Vd = alimentation électrique de 1 A + capacité, et Vpin est une source de signal typique. Si Vpin est, par exemple, une batterie de voiture, tous les paris peuvent être annulés sur la durée avant que D3 ne soit détruit. .
Comme indiqué, lentrée Vpin est connectée à Vdd via la diode D3. Soit
– Lentrée sera bloquée sur une diode chutant au-dessus de Vd car la source na pas assez dénergie pour élever la tension de Vd ou
– Vd augmentera jusquà près de Vpin – seulement si Vpin est beaucoup plus rigide « que Vd. Pas dhabitude, ou
– D3 sera détruit en tant que source dénergie et lévacuera
Il est habituel dajouter une petite résistance – disons 1k à 10k entre Vpin et la jonction D2 D3.
Vpin doit maintenant déposer ~ = Vpin-Vd à travers la résistance.
ESD: Le même circuit fonctionne de la même manière pour lESD qui est « juste » une source dénergie à plus haute tension et plus basse énergie (vous lespérez). Encore une fois, une résistance dentrée en série aide. Des aspects tels que le temps de montée et lénergie disponible et peut-être même le temps de réponse de la diode deviennent importants.
Commentaires
- A décidé de changer ma réponse en la vôtre car elle explique mieux pourquoi.
Réponse
Vous oubliez que ces sources de tension sont « idéales ». Donc, si votre entrée est 20V directement à partir dune alimentation, ce sera toujours 20V.
Jetez une résistance série là-dedans et vous pourrez voir comment cela fonctionne.
Jai utilisé LTspice pour modéliser le circuit.
R1 est la résistance dentrée pour une broche IC.
Jai fait un balayage CC de -10V à 10V avec Incréments de 1V.
Comme vous le voyez, alors que je commence à dépasser 5,7V, R1 ne voit que ~ 5,7V.
Les ESD ont une tension beaucoup plus élevée et ne durent quun bref instant, mais cela devrait démontrer la protection.
Quand \ $ V_ {pin} > V_ {dd} +0,7 \ $ , ou lorsque \ $ V_ {pin} < -0,7 \ $ , lune des diodes commencera à conduire . Lexcès de tension (tout ce qui est supérieur à 5,7 V ou inférieur à -0,7 V) est transmis à la terre ou à nouveau dans lalimentation.
Commentaires
- Merci pour cette réponse. Javais une question similaire et je voulais la simuler mais je ‘ ne suis pas actuellement à proximité dun ordinateur.
- Donc, pour Vdd = 3.3V, si Vpin = 6V alors Vic serait 2V (6 – (3.3 + 0.7))?
- @ m4l490n Non, lorsque vous augmentez Vpin dune petite valeur à une grande valeur, à une valeur de Vpin (disons Vx) le la diode commence à conduire et conduit pour toutes les valeurs de Vpin > Vx. Pour tous les Vpin > Vx, puisque la diode est polarisée en direct, la tension Vic sera constante (égale à (3,3 + 0,7)).
Réponse
Le test ESD peut aller jusquà + 8kV ou descendre jusquà -8kV. Lorsquune décharge de + 8 kV se produit, le courant circule à travers D3 et tente de se neutraliser. Lorsque -8kV se produit, le courant passera à travers D2.
Dans les applications du monde réel, lalimentation VDD et VSS sont très éloignées. Lorsque lESD se produit, le pic sautera de la trace VDD (ou VSS) et interférera avec dautres composants.
Pour minimiser cette caractéristique indésirable, ajoutez toujours un plafond de volume entre VDD et VSS; le plus proche de D2 et D3.
Answer
« When Vin> Vcc + 0.7, or when Vin < -0,7, lune des diodes commencera à conduire. La surtension (tout ce qui est supérieur à 5,7 ou inférieur à -0,7 est transmise à la terre ou à lalimentation » Je pense que cette explication defox29 répond à peu près question.
Votre image est quelque peu trompeuse. Le nœud Vpin sur lequel vous avez écrit 20V natteindra jamais, espérons-le, 20V. Lorsque Vpin commence à monter en tension (sur son chemin jusquà 20V), dès quil devient au-dessus de la tension Vdd (5V + 0,7), la diode D3 conduira et enverra la plupart du courant au nœud Vdd et Vpin naugmentera pas en tension.
De même, D2 fixera la tension Vpin à rien de moins que Vss
le travail de l’alimentation du rail Vdd est de maintenir la différence de potentiel entre Vdd et la masse à 5V. si vous essayez de rendre vdd plus grand que 5v en envoyant du courant dans le nœud vdd, le Vdd rail supply passera cette e xtra courant que vous avez envoyé à la terre pour que vdd reste à 5v. si vous avez vraiment exigé que le nœud vin soit à 20v (par rapport à la terre), alors vous avez deux sources exigeant des tensions différentes pour le même nœud (pensez quils appellent cela « conflit de source »). Si la source 20V de Vin est suffisamment puissante pour fournir plus de courant que le rail 5v vdd ne peut en absorber (et cela devrait être beaucoup de courant, & D3 serait probablement échouer avec autant de courant) alors le nœud Vdd serait forcé à être 19,3 V par lalimentation de vin 20 V.
Commentaires
- Donc, quand vous dites » La surtension (tout ce qui est supérieur à 5,7 ou inférieur à -0,7 est passé à la terre ou à nouveau dans lalimentation » cela signifie-t-il que si Vin atteint 20V, le rail Vdd passera à 14,3V?
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