Hogyan véd a dióda rögzítő áramköre a túlfeszültség és az ESD ellen?
On december 27, 2020 by adminMindig látom ezt az áramkört, amikor túlfeszültségről vagy ESD-védelemről beszélek (ez az áramkör megvalósítja mindkettőt, vagy csak egyet?):
Azonban nem értem, hogyan működik. Tegyük fel, hogy 20 V-ot tettem be a Vpin-be.
Tehát A Vpin nagyobb potenciállal rendelkezik, mint a Vdd, ezért az áram átfolyik a diódán. De a Vpin csomópont feszültsége még mindig 20V, és az IC még mindig látja a 20V-ot – hogyan védi ez a belső áramkört? Továbbá, ha egy ESD esemény 10 000V-ot ér el a Vpin-hez hogyan védi a belső áramkört?
Végül van-e D2 dióda a Vss alatti feszültség ellen, vagy más célja van?
Megpróbáltam szimulálja ezt az áramkört, de valamilyen oknál fogva nem működik.
Megjegyzések
- Talán a Zener diódák.
- Az ESD egy az alacsony energiaforrás, tekintse azt jelentős feszültségforrásnak, amelynek jelentős soros impedanciája van Az ESD tesztelés szabványai szerint ez megmutatja azt a sorozatellenállást, amelyet egy valódi ESD forrás modelljeként használnak.
- Ha a sivatagban tartózkodik, és egy oroszlán követ téged, akkor nem ‘ nek gyorsabbnak kell lennie, mint az oroszlánnak, csak gyorsabbnak kell lennie, mint a csoportjának leglassabb tagja. A védelmi diódák alapvetően úgy működnek, hogy lassú embereket adnak a csoporthoz, és feltételezéseket tesznek az oroszlánok számáról.
Válasz
Az áramkör bizonyos feltételek mellett véd a túlfeszültség és az ESD ellen. A fő feltételezés az, hogy Vd “merev” a Vpin energiaforrásához képest. Ez általában igaz Vd = mondjuk 1 A + tápellátás és tápellátás esetén. A Vpin tipikus jelforrás. Ha a Vpin pl. Autó akkumulátor, akkor az összes fogadás érvénytelen lehet, hogy mennyi ideig tart a D3 megsemmisítése. .
Mint látható, a Vpin bemenet a D3 diódán keresztül csatlakozik a Vdd-hez. Vagy
– A bemenet egy diódára lesz szorítva a Vd fölött, mert a forrás nem rendelkezik elegendő energiával a Vd feszültségének emeléséhez, vagy
– A Vd Vpin közelébe emelkedik – csak akkor, ha a Vpin sokkal “merevebb” “mint Vd. Általában nem, vagy
– A D3 megsemmisül, mivel az energiaforrás és a mosogató kiszűri
Általában egy kis ellenállást kell hozzáadni – mondjuk 1k és 10k között a Vpin és a D2 D3 csomópont között.
A Vpin-nek most le kell engednie a ~ = Vpin-Vd-t az ellenálláson.
ESD: Ugyanaz az áramkör ugyanúgy működik az ESD esetében, mivel “csak” egy magasabb feszültségű alacsonyabb energiaforrás (reméljük). Ismét egy soros bemeneti ellenállás segít. Fontosak lesznek az olyan szempontok, mint az emelkedési idő és a rendelkezésre álló energia, sőt a dióda válaszideje is.
megjegyzések
- úgy döntött, hogy megváltoztatom a válaszomat az ön válaszára, mivel ez jobban megmagyarázza miért.
Válasz
Elfelejtette, hogy ezek a feszültségforrások “ideálisak”. Tehát, ha a bemenete 20 V-os, közvetlenül a tápegységről származik, akkor mindig 20 V-os lesz.
Az áramkör modellezéséhez LTspice-t használtam.
R1 az IC-csatlakozók bemeneti ellenállása.
DC-seprést végeztem -10 V és 10 V között a következővel: 1 V-os lépések.
Amint látja, ahogy kezdem az 5,7 V-ot meghaladni, az R1 csak ~ 5,7 V-ot lát.
Az ESD-k sokkal magasabb feszültségűek és csak egy rövid ideig tartanak, de ennek demonstrálja a védelmet.
Amikor \ $ V_ {pin} > V_ {dd} +0,7 \ $ , vagy amikor \ $ V_ {pin} < -0,7 \ $ , az egyik dióda vezetni kezd . A túlfeszültség (bármi, ami meghaladja az 5,7 V-ot vagy -0,7 V alatt van) a földre vagy a tápellátásba kerül.
Megjegyzések
- Köszönöm ezt a választ. Hasonló kérdésem volt, és szimulálni akartam, de ‘ jelenleg nem vagyok a számítógép közelében.
- Tehát Vdd = 3,3 V esetén, ha Vpin = 6V, akkor Vic 2V lenne (6 – (3,3 + 0,7))?
- @ m4l490n Nem, ha a Vpin értéket kis értékről nagyra növeljük, a Vpin egyik értékén (mondjuk Vx) a dióda kezd vezetni és vezet a Vpin > Vx összes értékén. Az összes Vpin > Vx esetén, mivel a dióda előre torzított, a Vic feszültség állandó lesz (egyenlő (3,3 + 0,7)).
Válasz
Az ESD teszt + 8kV-ig vagy -8kV-ig terjedhet. Amikor + 8kV kisülés történik, az áram a D3-on keresztül áramlik, és megpróbálja semlegesíteni önmagát. Amikor -8kV történik, az áram a D2-n keresztül áramlik.
A való alkalmazásban a VDD és a VSS tápellátása nagyon messze van. Amikor bekövetkezik az ESD, a tüske kiugrik a VDD (vagy VSS) nyomából, és zavarja a többi alkatrészt.
A nem kívánt jellemző minimalizálása érdekében mindig tegyen ömlesztett sapkát a VDD és a VSS közé; legközelebb a D2-hez és a D3-hoz.
Válasz
“Amikor Vin> Vcc + 0.7, vagy amikor Vin < -0.7, az egyik dióda vezetni kezd. A túlzott feszültség (bármi, ami meghaladja az 5.7-et vagy a -0.7 alatt van, a földre vagy a tápellátásba kerül)” Azt hiszem, hogy ez az efox29 magyarázata nagyjából megválaszolja a kérdés.
A képed kissé félrevezető. A Vpin csomópont, ahová 20 V-ot írtál, remélhetőleg soha nem fogja elérni a 20 V-ot. Amint a Vpin kezd feszültség emelkedni (20 V-ig terjed), amint megkapja a Vdd feszültség fölött (5 V + 0,7) a D3 dióda vezeti és az összes áram nagy részét a Vdd csomópontba küldi, és a Vpin nem lesz magasabb feszültségű.
Hasonlóképpen a D2 is rögzíti a Vpin feszültséget nem lehet kevesebb, mint Vss.
A Vdd sínellátás feladata, hogy a Vdd és a föld közötti potenciális különbséget 5 V-nál tartsa. Ha a vdd-t 5v-nél nagyobbra akarja tenni, áramot küldve a A Vdd vasúti ellátás átmegy ezen e A földre küldött xtra áramot úgy, hogy a vdd 5v-n marad. ha valóban azt követelte, hogy a vin csomópont 20 V-nál legyen (a földhöz viszonyítva), akkor két forrása van, amelyek ugyanazon csomópontnál különböző feszültségeket követelnek (gondoljuk, hogy ezt “forrásversnek” hívják). Ha a 20 V-os forrás a Vin-nél elég erős ahhoz, hogy nagyobb áramot tudjon szolgáltatni, mint amennyit az 5 V-os vdd sín el tud süllyedni (és ennek sok áramnak kell lennie, valószínűleg & D3 valószínűleg ennyi áram mellett nem sikerül), akkor a Vdd csomópontot 19,3 V-ra kényszeríti a 20 V-os tápellátás.
Megjegyzések
- Tehát, ha mondjuk ” A túlfeszültség (bármi, ami meghaladja az 5.7-et vagy a -0.7 alatt van, akár a földre, akár a tápellátásba kerül ” ez azt jelenti, ha Vin 20 V-ra jut, akkor a Vdd sín 14,3 V-ra emelkedik?
Vélemény, hozzászólás?