Cum protejează un circuit de prindere a diodelor împotriva supratensiunii și ESD?
On decembrie 27, 2020 by adminVăd întotdeauna acest circuit când vorbesc despre supratensiune sau protecție ESD (acest circuit le realizează pe ambele sau doar unul?):
Cu toate acestea, nu înțeleg cum funcționează. Spuneți că pun 20V la Vpin.
Deci Vpin are un potențial mai mare decât Vdd, deci curentul curge prin diodă. Dar tensiunea la nodul Vpin este încă de 20V și IC încă vede 20V – cum protejează acest lucru circuitele interne? la Vpin cum protejează circuitele interne?
În cele din urmă, dioda D2 este acolo pentru a proteja împotriva unei tensiuni sub Vss sau are un alt scop?
Am încercat simulând acest circuit, dar din anumite motive nu funcționează.
Comentarii
- Poate că diode Zener.
- ESD este un sursă de energie scăzută, adică consideră-o ca o sursă de tensiune cu o impedanță semnificativă în serie. Dacă te uiți la t Standardele pentru testarea ESD, va arăta rezistența seriei care este utilizată ca model pentru o sursă ESD reală.
- Dacă sunteți în deșert și vă urmează un leu, nu ‘ nu trebuie să fie mai rapid decât leul, trebuie doar să fii mai rapid decât cel mai lent membru al grupului tău. Diodele de protecție funcționează practic prin adăugarea de persoane lente în grupul dvs. și prin presupuneri cu privire la numărul de lei.
Răspuns
Circuitul protejează împotriva supratensiunii și ESD în anumite condiții. Principala presupunere este că Vd este „rigid” în comparație cu sursa de energie de pe Vpin. Acest lucru este valabil de obicei pentru Vd = sursa de alimentare de 1 A + capacitate și Vpin este o sursă tipică de semnal. Dacă Vpin este, de exemplu, o baterie de mașină, toate pariurile pot fi dezactivate în ceea ce privește cât timp durează înainte ca D3 să fie distrusă. .
După cum se arată, intrarea Vpin este conectată la Vdd prin dioda D3. Fie
– Intrarea va fi fixată la o diodă scăzută peste Vd, deoarece sursa nu are suficientă energie pentru a crește tensiunea Vd sau
– Vd se va ridica la aproape Vpin – numai dacă Vpin este mult mai rigid „decât Vd. De obicei, sau
– D3 va fi distrus ca sursă de energie și scufundă-l
Este obișnuit să adăugați un rezistor mic – să spunem de la 1k la 10k între Vpin și joncțiunea D2 D3.
Vpin acum trebuie să cadă ~ = Vpin-Vd peste rezistor.
ESD: același circuit funcționează în același mod pentru ESD, care este „doar” o sursă de energie cu tensiune mai mică (speri). Din nou, o rezistență de intrare în serie ajută. Aspecte precum timpul de creștere și energia disponibilă și, eventual, chiar timpul de răspuns al diodelor devin importante.
Comentarii
- Am decis să-mi schimb răspunsul, deoarece explică mai bine de ce.
Răspunde
Uiți că aceste surse de tensiune sunt „ideale”. Deci, dacă intrarea dvs. este de 20V direct de la o sursă de alimentare, va fi întotdeauna 20V.
Aruncați acolo un rezistor de serie și puteți vedea cum funcționează.
Am folosit LTspice pentru a modela circuitul.
R1 este rezistența de intrare pentru un anumit pin IC.
Am făcut o curgere continuă de la -10V la 10V cu Incremente de 1V.
După cum vedeți, pe măsură ce încep să trec peste 5.7V, R1 vede doar ~ 5.7V.
ESD-urile au tensiune mult mai mare și durează doar pentru un scurt moment, dar acest lucru ar trebui demonstrați protecția.
Când \ $ V_ {pin} > V_ {dd} +0,7 \ $ , sau când \ $ V_ {pin} < -0.7 \ $ , una dintre diode va începe să conducă . Excesul de tensiune (orice peste 5,7V sau sub -0,7V) este trecut fie la masă, fie înapoi în alimentare.
Comentarii
- Vă mulțumim pentru acest răspuns. Am avut o întrebare similară și am vrut să o simulez, dar ‘ nu sunt în prezent lângă un computer.
- Deci, pentru Vdd = 3.3V, dacă Vpin = 6V, atunci Vic ar fi 2V (6 – (3,3 + 0,7))?
- @ m4l490n Nu, când creșteți Vpin de la o valoare mică la o valoare mare, la o valoare a Vpin (să spunem Vx) dioda începe să conducă și să conducă pentru toate valorile lui Vpin > Vx. Pentru toate Vpin > Vx, deoarece dioda este polarizată înainte, tensiunea Vic va fi constantă (egală cu (3,3 + 0,7)).
Răspuns
Testul ESD poate merge până la + 8kV sau până la -8kV. Când se produce o descărcare de + 8kV, curentul va curge prin D3 și încearcă să se neutralizeze. Când se întâmplă -8kV, curentul va curge prin D2.
În aplicația din lumea reală, sursa VDD și VSS sunt foarte departe. Când se întâmplă ESD, vârful va sări de pe urmele VDD (sau VSS) și va interfera cu alte componente.
Pentru a minimiza această caracteristică nedorită, adăugați întotdeauna o limită masivă între VDD și VSS; cel mai apropiat de D2 și D3.
Răspuns
„Când Vin> Vcc + 0.7, sau când Vin < -0.7, una dintre diode va începe să conducă. Excesul de tensiune (orice peste 5,7 sau sub -0,7 este trecut fie la sol, fie înapoi în sursă” Cred că această explicație de la efox29 răspunde destul de mult la întrebare.
Imaginea dvs. este oarecum înșelătoare. Nodul Vpin în care ați scris 20V, sperăm că nu va ajunge niciodată la 20V. Pe măsură ce Vpin începe să crească în tensiune (pe drumul său până la 20V), de îndată ce devine deasupra tensiunii Vdd (5V + 0,7) dioda D3 va conduce și trimite cea mai mare parte a curentului către nodul Vdd, iar Vpin nu va obține o tensiune mai mare.
De asemenea, D2 va fixa tensiunea Vpin la să nu fie nimic mai puțin decât Vss
Sarcina de alimentare Vdd este să mențină diferența de potențial între Vdd și sol la 5 V. Dacă încercați să faceți vdd mai mare de 5 v trimițând curent în nodul vdd, Furnizarea feroviară Vdd va trece de acest e xtra curent pe care l-ați trimis la sol astfel încât vdd să rămână la 5v. dacă ați cerut cu adevărat ca nodul vin să fie la 20v (în raport cu solul), atunci aveți două surse care solicită tensiuni diferite pentru același nod (credeți că numesc această „sursă de argumentare”). Dacă sursa de 20V de la Vin este suficient de puternică încât să poată furniza mai mult curent decât șina 5d vdd se poate scufunda (și acest lucru ar trebui să fie mult curent, & D3 probabil eșuează cu atât de mult curent) atunci nodul Vdd ar fi forțat să fie de 19,3V de sursa de vin de 20V.
Comentarii
- Deci, atunci când spune ” Excesul de tensiune (orice peste 5,7 sau sub -0,7 este trecut fie la sol, fie înapoi în sursă ” înseamnă că dacă Vin ajunge la 20V, șina Vdd se va ridica la 14,3V?
Lasă un răspuns