Thiết bị bảo vệ ESD - cần thiết cho MCU?


9

Tôi đang làm việc với hai con chip trên một bảng, một DSPIC33F và PIC24F cũng như EEPROM nối tiếp (24FC1025.)

Tôi đã thấy những thiết bị bảo vệ ESD nhỏ này trong các gói 0603:

http://uk.farnell.com/panasonic/ezaeg3a50av/esd-suppressor-0603-15v-0-1pf/dp/1292692RL

Đối với MCU như tôi đang sử dụng, điều này có cần thiết không? Các bảng có thể được xử lý liên tục và các giao diện bên ngoài (I2C, UART) có thể được tiếp xúc với ESD.

Các điốt bên trong sẽ bảo vệ chip và làm cho những điều này trở nên vô nghĩa?

Câu trả lời:


4

Bạn chắc chắn có thể sử dụng các thiết bị như vậy. Chúng thường là một lựa chọn kém cho bất cứ thứ gì có yêu cầu sử dụng năng lượng thấp hơn vì chúng có dòng rò cao.

Bạn cũng phải cẩn thận với điện áp kẹp, ESD ~ 200V có thể làm hỏng bộ điều khiển vi mô, thiết bị bạn liên kết được xác định ở mức tối đa 500V. Hãy chắc chắn rằng bất cứ điều gì bạn cố gắng bảo vệ thực sự được bảo vệ đến mức cần thiết.

Đối với các dòng kỹ thuật số cũng chú ý đến điện dung của các thiết bị / gói này, chúng có thể làm hỏng tính toàn vẹn tín hiệu của bạn.

Những gì tôi thường làm nếu đầu vào có khả năng bị tấn công với ESD, giống như đầu vào thường được kết nối trong trường là sử dụng cách tiếp cận 2 hướng.

Đầu tiên Sử dụng thiết bị ESD hoặc điốt gần mạch hơn để bảo vệ, loại tôi sẽ sử dụng tùy thuộc vào tín hiệu / mạch được đề cập. Điều này là để bảo vệ chống lại các gai thấp hơn, nói 8kV. Càng ngày bạn càng thấy loại bảo vệ này bên trong các thiết bị, đặc biệt là các thiết bị ranh giới như ổ đĩa RS232 và trình điều khiển đường truyền.

Thứ hai, khi bạn xây dựng PCB, hãy sử dụng các khoảng trống tia lửa, điều này thực sự không gì khác hơn là đặt 2 miếng đệm lên bề mặt PCB, 1 là tín hiệu, cái còn lại là một mặt đất tốt và đặt chúng rất gần nhau, như 6 riêng biệt. Điều này sẽ bảo vệ chống lại điện áp cao hơn, như 25kV. Khái niệm khá đơn giản, điện áp cao nhảy vào khoảng trống và đi thẳng xuống đất. Chỉ cần cẩn thận cách bạn đặt chúng, càng gần đầu nối càng tốt với kết nối mặt đất tốt nhất có thể.

Ngoài ra, hãy chú ý đến quy trình sản xuất mà bạn sử dụng, bạn không muốn hàn vô tình thu hẹp khoảng cách.

Khoảng trống có thể khó thực hiện trên dấu vết kỹ thuật số và tránh thay đổi trở kháng, thường yêu cầu điều chỉnh chấm dứt tín hiệu sau khi chạy nguyên mẫu.

Có một số tranh cãi về hình dạng phù hợp của miếng đệm, một số sử dụng một nửa mặt trăng, một số sử dụng hình tam giác nhọn với các đầu gần nhau và một số sử dụng miếng đệm vuông. Tôi đã luôn sử dụng các miếng đệm vuông, càng nhiều khu vực gần với các miếng đệm khác, các cú đánh lặp đi lặp lại sẽ càng tồn tại. Sự đánh đổi là các miếng đệm vuông sẽ mất nhiều công sức nhất để đảm bảo không có cầu nối hàn. Câu trả lời tốt nhất là để CM của bạn không áp dụng hàn cho các miếng đệm này, nhưng điều đó có thể đòi hỏi nỗ lực đặc biệt từ phía họ.


Wow hiện tại rò rỉ là một chút cao, nhưng nói chung 2mA sẽ gây ra vấn đề? I2C là điều duy nhất tôi thấy có khả năng gây ra sự cố vì nó là trình thu thập mở. Tôi có điện trở 1k, nên giảm 1k * 0,002 = 2V. Không tốt. Tôi làm đúng không?
Thomas O

1
vâng, có những thiết bị được chế tạo riêng để bảo vệ các dòng dữ liệu nối tiếp, ví dụ: st.com/stonline/products/literature/ds/13569/esdalc6v1-5p6.htm dòng rò 70nA, điện dung 12pF (hoàn toàn tốt cho I2C) và kẹp ở khoảng 14V. Ngoài ra, một cách dễ dàng để thêm bảo vệ bổ sung cho I2C là đặt một điện trở nối tiếp trên cả dữ liệu và đường xung nhịp rất gần với mỗi IC trên xe buýt. Phù hợp lý tưởng với trở kháng theo dõi - trở kháng đầu ra của trình điều khiển, thường giống như 7-9ohms. Vì vậy, đối với dấu vết 50ohm, 41-43 ohms cho resister là tốt.
Đánh dấu

Ngoài ra, sử dụng chấm dứt nguồn trên I2C là một ý tưởng tốt bất cứ khi nào bạn có nhiều thiết bị hoặc xe buýt sẽ dài (như đi qua cáp). Nó sẽ giảm thiểu tiếng chuông và ngăn phản xạ. Bạn có thể phải điều chỉnh các giá trị điện trở trong một thiết bị được lắp ráp khi bạn theo dõi-> đầu nối-> cáp-> đầu nối-> theo dõi, trừ khi bạn khớp với tất cả các trở kháng đó, sẽ có một chút hài hước trong trở kháng đường dẫn tổng thể. Nếu bus I2C chạy khá chậm so với độ dài của đường chạy thì điều này có thể không thành vấn đề.
Đánh dấu

1
Nếu bạn chạy bất kỳ xe buýt nào ở tốc độ đồng hồ trong đó 12pF là quá đáng kể, tôi thực sự hy vọng bạn trả tiền rất, rất chú ý đến tính toàn vẹn tín hiệu vì tốc độ đồng hồ của bạn phải rất cao. Với tốc độ 10Mhz với mức tăng 1k, 100pF sẽ là giới hạn bus mà không cần điều khiển tốc độ xoay, nhưng bất cứ thứ gì chạy nhanh đều có thể điều khiển tốc độ xoay hoặc là vi sai. I2C ở 400khz cho phép 400pF điện dung của xe buýt mà không cần điều khiển tốc độ xoay, có thể có nhiều hơn với điều khiển thích hợp. Vì vậy, nếu bạn chỉ sử dụng PIC 16 bit, tôi rất nghi ngờ bạn có một chiếc xe buýt chạy nhanh đến mức 14pF là một vấn đề lớn.
Đánh dấu

1
Về phần đó, có vẻ tốt. Không biết làm thế nào họ đo được 0,15pF, tôi đoán rằng điện dung gói ở đâu đó trong khu phố đó hoặc cao hơn. Trong thực tế khi bạn đặt các bộ phận này lên một bảng sẽ có một lượng điện cảm chì cũng có tác dụng chống lại điện dung của bộ phận đó. Đây là lý do tại sao khi làm việc với các nắp rất nhỏ, như 10nF, bạn phải đảm bảo sử dụng gói nhỏ nhất có sẵn để phủ nhận càng nhiều ảnh hưởng của độ tự cảm chì càng tốt.
Đánh dấu

4

Tôi đặt các phần tương tự trên các tín hiệu rời khỏi bảng, chẳng hạn như UART, Ethernet, I / O kỹ thuật số. Đối với các tín hiệu nội bộ, đừng lo lắng về nó.

Về các điốt bên trong: Có một giới hạn về những gì diode sẽ mất. Các điốt nội bộ sẽ ổn với xử lý bình thường. Các điốt bên ngoài sẽ bảo vệ chống lại những cú sốc tĩnh "lớn hơn trong cái chết của mùa đông".


"Thảm lông trong cái chết của mùa đông" Yêu lắm!
Thomas O
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.