Por fin estoy metiendo simple de diseño de PCB para mis proyectos personales, y estoy preocupado por la protección de ESD en las partes expuestas de mi consejo como los puertos USB. Yo sé cómo correas de muñeca de trabajo y entiendo cosas como la abrazadera de diodos en la moderna CMOS IC entradas (y un montón de artículos que he encontrado, básicamente, sólo hablar de esas cosas), pero estoy más curioso acerca de discretos ESD dispositivos de protección. ¿Cómo debo elegir y utilizar? Cualquier general de tutoriales en los que se discute el espectro de dispositivos, y cómo aplicarlos? He encontrado algunos muy buenos artículos sobre el cómo, por ejemplo, TVSes trabajo, pero ¿en qué situaciones son una solución adecuada, ¿por qué debería elegir ellos a través de otros dispositivos, etc.
Respuesta
¿Demasiados anuncios?
Este es un impresionante pregunta, porque toca dos cosas que 'principiantes' (si puedo) a menudo no tienen una buena sensación para:
- Lo importante de la protección eléctrica y acondicionamiento de
- Dónde poner de protección eléctrica
Aquí es lo que debe hacer:
You should protect any outgoing and incoming electrical signals that a user will touch
Cualquier líneas de e/S que salir de su junta directiva puede ser conectado a una fuente de ESD otro dispositivo o de una persona. La forma más fácil de proteger puro salidas es de búfer con una puerta (un montón de 74 y de la serie 4000 piezas para hacer esto), o en el caso de una señal analógica de salida de un amplificador operacional. Por pura entradas, usted querrá usar un zener/TV+resistencia en serie como la forma más fácil de proteger las líneas.
Sin embargo, también hay que tener en cuenta que la mayoría, si no todos, de los microcontroladores y otros dispositivos que desea utilizar se han incorporado en la protección de ESD, a veces cosas realmente muy bueno. Ambas tienen las (micro)zener y schottky a tierra/schottky-a-Vcc protección, que básicamente se encarga de todas sus preocupaciones. Con el fin de reforzar su diseño, usted puede todavía desea añadir resistencias en serie de alrededor de 1 kohm en entrantes y salientes de las líneas - si esto no afecta a la operación.
Una palabra de advertencia: el hecho de que todos los MCU CMOS en las entradas/salidas de la protección, no significa que todas las salidas tienen esta protección. Por ejemplo, de drenaje abierto salidas (a menudo utilizado para I2C periféricos) son muy sensibles a ESD y requiere una entrada adicional de protección.
También muy sensibles a ESD son USB líneas. Sin embargo, en un pantano estándar de zener y especialmente en la TV no es suficiente debido a la relativamente alta capacidad de estos dispositivos. Buses de alta velocidad requieren especialista en protección de diodos, por ejemplo NXP PRTR5V0U4D. Estos dispositivos son sólo diodos schottky de ir a su rieles de potencia, por lo que necesita además de la sobretensión de proteger la fuente de alimentación así como también si no lo ha hecho ya!
You should protect and condition all incoming power lines
Las líneas de energía son, por mucho, el peor enemigo cuando se trata de eventos destructivos. Por supuesto, un mal funcionamiento de la placa puede causar el exceso de corriente y provocar incendios - esto es lo que el uso de fusibles. Siempre fusible fuera de sus consejos de administración, si usted espera un escenario posible. No es probable, solo la posibilidad es suficiente. No se preocupe acerca de la intensidad nominal del fusible, no necesita estar bien adaptadas a la espera consumo de corriente de la placa. La única función de los fusibles es para la prevención de incendios, así que asegúrese de que lo hace!
Sin embargo, la continua corriente de alta intensidad no es la única cosa que puede suceder con las líneas eléctricas. Alimentación de entrada, las líneas son a menudo la longitud de los cables asociados con alta inductancia - a menudo en el orden de µH o decenas de µH. Si usted tiene una aplicación que consume 1A, esto significa que en el estado estacionario de este (parasitaria) inductancia contendrá \$E=\frac{1}{2}LI^2\$, que estará en el orden de μj con esta línea de potencia. Si un usuario ahora de repente se desconecta la línea de energía, la ruta de acceso actual está roto, pero todavía hay esta energía en la línea de energía que se necesita para bajar de. La forma en que esta energía se descarga es a través de una chispa que sucede justo después de desconectar el dispositivo, usted probablemente ha visto este 'inductivo falta" chispa de antes al conectar o desconectar los dispositivos. Aunque a menudo sólo entre 1-100µJ de energía, cuando sea dado de alta en una baja capacitancia del bus, esto puede causar altos picos de voltaje que dañan la microelectrónica.
Esta es la razón de las líneas eléctricas, TELEVISORES o MOV es una buena práctica incluir. Por supuesto, algunos masivas de capacitancia es también muy bienvenidos.
On-board protection and conditioning is very seldomly necessary
Los principiantes a menudo pasan totalmente las tuercas con los fusibles y dispositivos de protección en todas partes. Esto no es necesario, especialmente si no hay ninguna forma de que un usuario o de otra fuente de ESD le toque nunca estas líneas. Lo mismo va para la protección contra EMI - a menudo sólo no es necesario, y si usted tiene una EMI problema generalmente hay mejores maneras de resolver estos (como la disminución de la fuente/impedancia de carga con la terminación o búfer).
