In che modo un circuito di bloccaggio a diodi protegge da sovratensioni ed ESD?
Su Dicembre 27, 2020 da adminVedo sempre questo circuito quando parlo di sovratensione o protezione ESD (questo circuito realizza entrambi o solo uno?):
Tuttavia, non capisco come funziona. Supponiamo che io metta 20 V a Vpin.
Quindi Vpin ha un potenziale più alto di Vdd, quindi la corrente scorre attraverso il diodo. Ma la tensione al nodo Vpin è ancora 20 V e lIC vede ancora 20 V: come protegge il circuito interno? Inoltre, se un evento ESD raggiunge 10.000 V a Vpin come protegge i circuiti interni?
Infine, il diodo D2 è lì per proteggere da una tensione inferiore a Vss, o ha qualche altro scopo?
Ho provato simulando questo circuito, ma per qualche motivo non funziona.
Commenti
- Forse diodi Zener.
- ESD è un fonte di energia bassa, cioè, considerala come una fonte di tensione con unimpedenza serie significativa Se guardi t a standard per i test ESD, mostrerà la resistenza in serie utilizzata come modello per una vera sorgente ESD.
- Se sei nel deserto e un leone ti segue, non ‘ Non devi essere più veloce del leone, devi solo essere più veloce del membro più lento del tuo gruppo. I diodi di protezione funzionano fondamentalmente aggiungendo persone lente al tuo gruppo e facendo ipotesi sul numero di leoni.
Risposta
Il circuito protegge da sovratensioni ed ESD a determinate condizioni. Il presupposto principale è che Vd sia “rigido” rispetto alla fonte di energia su Vpin. Questo di solito è vero per Vd = alimentazione di diciamo 1 A + capacità e Vpin è una tipica sorgente di segnale. Se Vpin è, ad esempio, una batteria per auto, tutte le scommesse potrebbero essere annullate su quanto tempo è necessario prima che D3 venga distrutto. .
Come mostrato, lingresso Vpin è collegato a Vdd tramite il diodo D3. O
– Lingresso sarà bloccato a una caduta di diodi sopra Vd perché la sorgente non ha abbastanza energia per aumentare la tensione di Vd oppure
– Vd salirà vicino a Vpin – solo se Vpin è molto più rigido ” “rispetto a Vd. Di solito no, o
– D3 verrà distrutto come fonte di energia e affonderà per eliminarlo
È normale aggiungere un piccolo resistore, diciamo da 1k a 10k tra Vpin e la giunzione D2 D3.
Vpin ora deve cadere ~ = Vpin-Vd attraverso il resistore.
ESD: lo stesso circuito funziona allo stesso modo per ESD che è “solo” una fonte di energia a tensione più alta (si spera) più bassa. Ancora una volta, un resistore di ingresso in serie aiuta. Diventano importanti aspetti come il tempo di salita e lenergia disponibile e forse anche il tempo di risposta del diodo.
Commenti
- Ho deciso di cambiare la mia risposta alla tua perché spiega meglio il motivo.
Risposta
Stai dimenticando che queste sorgenti di tensione sono “ideali”. Quindi, se il tuo ingresso è di 20 V direttamente da unalimentazione, sarà sempre 20 V.
Inserisci una resistenza in serie e puoi vedere come funziona.
Ho usato LTspice per modellare il circuito.
R1 è la resistenza di ingresso per alcuni pin IC.
Ho eseguito uno sweep DC da -10V a 10V con Incrementi di 1V.
Come vedi, quando comincio a superare i 5,7 V, R1 vede solo ~ 5,7 V.
Gli ESD hanno un voltaggio molto più alto e durano solo per un breve momento, ma dovrebbe dimostrare la protezione.
Quando \ $ V_ {pin} > V_ {dd} +0.7 \ $ , o quando \ $ V_ {pin} < -0.7 \ $ , uno dei diodi inizierà a condurre . La tensione in eccesso (qualsiasi valore superiore a 5,7 V o inferiore a -0,7 V) viene trasferita a massa o nuovamente nella rete di alimentazione.
Commenti
- Grazie per questa risposta. Avevo una domanda simile e volevo simularla ma ‘ non sono attualmente vicino a un computer.
- Quindi, per Vdd = 3.3V, se Vpin = 6V allora Vic sarebbe 2V (6 – (3,3 + 0,7))?
- @ m4l490n No, quando aumenti Vpin da un valore piccolo a un valore grande, a un valore di Vpin (diciamo Vx) il diodo inizia a condurre e conduce per tutti i valori di Vpin > Vx. Per tutti i Vpin > Vx, poiché il diodo è polarizzato in avanti, la tensione Vic sarà costante (uguale a (3.3 + 0.7)).
Risposta
Il test ESD può arrivare fino a + 8kV o scendere a -8kV. Quando si verifica una scarica di + 8kV, la corrente fluirà attraverso D3 e cercherà di neutralizzarsi. Quando si verifica -8kV, la corrente fluirà attraverso D2.
Nelle applicazioni del mondo reale, lalimentazione VDD e VSS sono molto lontane. Quando si verifica ESD, il picco salterà fuori dalla traccia VDD (o VSS) e interferirà con altri componenti.
Per ridurre al minimo questa caratteristica indesiderata, aggiungere sempre un limite massimo tra VDD e VSS; più vicino a D2 e D3.
Risposta
“Quando Vin> Vcc + 0.7, o quando Vin < -0,7, uno dei diodi inizierà a condurre. La tensione in eccesso (qualsiasi cosa superiore a 5,7 o inferiore a -0,7 viene trasferita a massa o di nuovo nellalimentazione” Penso che questa spiegazione di efox29 risponda praticamente al tuo domanda.
La tua immagine è in qualche modo fuorviante. Si spera che il nodo Vpin in cui hai scritto 20V non raggiunga mai i 20V. Quando Vpin inizia a salire di tensione (arrivando fino a 20V), non appena arriva al di sopra della tensione Vdd (5V + 0,7) il diodo D3 condurrà e invierà quasi tutta la corrente al nodo Vdd e Vpin non aumenterà di tensione.
Allo stesso modo D2 bloccherà la tensione Vpin a non essere niente di meno di Vss
il compito dellalimentatore ferroviario Vdd è di mantenere la differenza di potenziale tra Vdd e massa a 5V. se si tenta di rendere vdd maggiore di 5v inviando corrente al nodo vdd il La fornitura ferroviaria Vdd supererà questo e xtra corrente che hai inviato a terra in modo tale che vdd rimanga a 5v. se hai veramente richiesto che il nodo vin sia a 20v (rispetto a terra), allora hai due sorgenti che richiedono tensioni diverse per lo stesso nodo (pensa che chiamano questa “contesa di sorgente”). Se la sorgente da 20 V a Vin è abbastanza forte da poter fornire più corrente di quanta ne possa affondare la guida Vdd a 5 V (e questa dovrebbe essere molta corrente, & D3 probabilmente fallire con così tanta corrente) allora il nodo Vdd sarebbe costretto a essere 19,3 V dallalimentazione vin a 20 V.
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- Quindi, quando si dì ” La tensione in eccesso (qualsiasi cosa al di sopra di 5,7 o al di sotto di -0,7 viene trasferita a massa o di nuovo allalimentazione ” significa che se Vin arriva a 20V, il rail Vdd aumenterà a 14.3V?
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