W jaki sposób obwód mocujący diody chroni przed przepięciem i ESD?
On 27 grudnia, 2020 by adminZawsze widzę ten obwód, gdy mówię o ochronie przed przepięciem lub ESD (czy ten obwód spełnia oba, czy tylko jedno?):
Jednak nie rozumiem, jak to działa. Powiedzmy, że włączyłem 20 V w Vpin.
Więc Vpin ma wyższy potencjał niż Vdd, więc prąd przepływa przez diodę. Ale napięcie w węźle Vpin nadal wynosi 20 V, a układ scalony nadal widzi 20 V – w jaki sposób chroni to wewnętrzne obwody? Ponadto, jeśli zdarzenie ESD osiągnie 10000 V do Vpin, w jaki sposób chroni obwody wewnętrzne?
Na koniec, czy dioda D2 ma chronić przed napięciem poniżej Vss, czy ma inny cel?
Próbowałem symulowanie tego obwodu, ale z jakiegoś powodu nie działa.
Komentarze
- Być może diody Zenera.
- ESD to To jest niskie źródło energii, rozważ je jako źródło napięcia o znacznej impedancji szeregowej norm dla testów ESD, pokaże rezystancję szeregową, która jest używana jako model dla prawdziwego źródła ESD.
- Jeśli jesteś na pustyni, a lew podąża za tobą, nie ' nie musisz być szybszy niż lew, po prostu musisz być szybszy niż najwolniejszy członek twojej grupy. Diody zabezpieczające działają w zasadzie na zasadzie dodawania powolnych ludzi do grupy i zakładania liczby lwów.
Odpowiedź
Obwód zabezpiecza przed przepięciem i ESD pod pewnymi warunkami. Głównym założeniem jest to, że Vd jest „sztywny” w porównaniu ze źródłem energii na Vpin. Zwykle jest to prawdą dla Vd = zasilanie powiedzmy 1 A + zdolność, a Vpin jest typowym źródłem sygnału. Jeśli Vpin to np. Akumulator samochodowy, wszystkie zakłady mogą być nieważne, ile czasu upłynie do zniszczenia D3. .
Jak pokazano, wejście Vpin jest połączone z Vdd przez diodę D3. Albo
– Wejście zostanie zaciśnięte do jednej diody spadnie powyżej Vd ponieważ źródło nie ma wystarczającej energii do podniesienia napięcia Vd lub
– Vd wzrośnie do bliskich Vpin – tylko jeśli Vpin jest dużo „sztywniejsze „niż Vd. Zwykle nie, albo
– D3 zostanie zniszczony jako źródło energii i pochłonie go
Zwykle dodaje się mały rezystor – powiedzmy 1k do 10k między Vpin a D2 D3.
Vpin musi teraz spaść ~ = Vpin-Vd na rezystor.
ESD: Ten sam obwód działa w ten sam sposób dla ESD, który jest „tylko” źródłem energii o wyższym napięciu i niższej energii (masz nadzieję). Ponownie pomaga rezystor wejściowy szeregowy. Aspekty takie jak czas narastania i dostępna energia, a być może nawet czas reakcji diody, stają się ważne.
Komentarze
- Postanowiłem zmienić moją odpowiedź na twoją, ponieważ lepiej wyjaśnia, dlaczego.
Odpowiedź
Zapominasz, że te źródła napięcia są „idealne”. Więc jeśli twoje wejście ma 20 V bezpośrednio z zasilania, zawsze będzie to 20 V.
Wrzuć tam rezystor szeregowy i zobacz, jak to działa.
Użyłem LTspice do modelowania obwodu.
R1 to rezystancja wejściowa dla jakiegoś pinu IC.
Przeszukałem napięcie DC od -10V do 10V z Przyrosty 1 V.
Jak widzisz, gdy zaczynam przekraczać 5,7 V, R1 widzi tylko ~ 5,7 V.
ESD mają znacznie wyższe napięcie i działają tylko przez krótką chwilę, ale to powinno zademonstruj ochronę.
Kiedy \ $ V_ {pin} > V_ {dd} +0,7 \ $ lub gdy \ $ V_ {pin} < -0,7 \ $ , jedna z diod zacznie przewodzić . Nadmiar napięcia (powyżej 5,7 V lub poniżej -0,7 V) jest przekazywany do masy lub z powrotem do zasilania.
Komentarze
- Dzięki za tę odpowiedź. Miałem podobne pytanie i chciałem je zasymulować, ale ' nie jestem w pobliżu komputera.
- Tak więc dla Vdd = 3,3 V, jeśli Vpin = 6 V wtedy Vic będzie 2 V (6 – (3,3 + 0,7))?
- @ m4l490n Nie, kiedy zwiększysz Vpin z małej wartości do dużej, przy jednej wartości Vpin (powiedzmy Vx), dioda zaczyna przewodzić i przewodzi dla wszystkich wartości Vpin > Vx. Dla wszystkich Vpin > Vx, ponieważ dioda jest spolaryzowana do przodu, napięcie Vic będzie stałe (równe (3,3 + 0,7)).
Odpowiedź
Test ESD może dochodzić do + 8 kV lub do -8 kV. Kiedy nastąpi wyładowanie + 8 kV, prąd przepłynie przez D3 i spróbuje się zneutralizować. Gdy wystąpi -8 kV, prąd przepłynie przez D2.
W rzeczywistych zastosowaniach zasilanie VDD i VSS jest bardzo daleko. Kiedy nastąpi wyładowanie elektrostatyczne, szczyt wyskoczy ze śladu VDD (lub VSS) i będzie zakłócał działanie innych komponentów.
Aby zminimalizować tę niepożądaną cechę, zawsze dodawaj masowe ograniczenie między VDD i VSS; najbliżej D2 i D3.
Odpowiedź
„Gdy Vin> Vcc + 0,7 lub Vin < -0,7, jedna z diod zacznie przewodzić. Nadmiar napięcia (cokolwiek powyżej 5,7 lub poniżej -0,7 zostaje przekazany do masy lub z powrotem do zasilania” Myślę, że to wyjaśnienie z efox29 prawie odpowiada na twoje pytanie.
Twój obraz jest nieco mylący. Węzeł Vpin, w którym masz zapisane 20 V, miejmy nadzieję, nigdy nie osiągnie 20 V. Gdy napięcie Vpin zacznie rosnąć (do 20 V), to gdy tylko się pojawi powyżej napięcia Vdd (5 V + 0,7) dioda D3 przewodzi i wysyła większość prądu do węzła Vdd, a napięcie Vpin nie wzrośnie.
Podobnie D2 ograniczy napięcie Vpin do nie może być niczym mniejszym niż Vss
Zadaniem zaopatrzenia kolei Vdd jest utrzymanie różnicy potencjałów między Vdd a masą na poziomie 5V. Jeśli spróbujesz uczynić vdd większym niż 5V, wysyłając prąd do węzła vdd, Dostawa kolejowa Vdd przejdzie przez to e xtra prąd, który wysłałeś do masy, tak że VDD pozostaje na 5V. jeśli naprawdę wymagałeś, aby węzeł vin był pod napięciem 20 V (w stosunku do masy), to masz dwa źródła żądające różnych napięć dla tego samego węzła (myślę, że nazywają to „rywalizacją o źródło”). Jeśli źródło 20 V na Vin jest wystarczająco mocne, aby mogło dostarczyć więcej prądu niż szyna 5 V VDD może zatopić (a to musiałoby być dużo prądu, & D3 prawdopodobnie przy tak dużym prądzie), wtedy węzeł Vdd byłby zmuszony do zasilania 19,3 V przez źródło 20 V VIN.
Komentarze
- Kiedy więc powiedz " Nadmierne napięcie (powyżej 5,7 lub poniżej -0,7 jest przekazywane do masy lub z powrotem do źródła zasilania " oznacza to, że jeśli Vin osiągnie 20 V, szyna Vdd wzrośnie do 14,3 V?
Dodaj komentarz