Dispositivi di protezione ESD: necessari per le MCU?


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Sto lavorando con due chip su una scheda, un dsPIC33F e un PIC24F, nonché una EEPROM seriale (24FC1025.)

Ho visto questi piccoli dispositivi di protezione ESD in pacchetti 0603:

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

Per MCU come sto usando, è necessario? Le schede possono essere gestite costantemente e le interfacce esterne (I2C, UART) possono essere esposte all'ESD.

I diodi interni proteggerebbero comunque il chip e li renderebbero inutili?

Risposte:


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Puoi certamente usare tali dispositivi. Di solito sono una scelta sbagliata per qualsiasi cosa che abbia requisiti di consumo di energia più bassi poiché hanno un'elevata corrente di dispersione.

Devi anche stare attento alla tensione di serraggio, ESD di ~ 200 V può danneggiare un microcontrollore, il dispositivo collegato è speculato a 500 V max. Assicurati che qualunque cosa tu stia cercando di proteggere sia effettivamente protetta nella misura necessaria.

Per le linee digitali prestare attenzione anche alla capacità di questi dispositivi / pacchetti, possono rovinare l'integrità del segnale.

Quello che faccio di solito se è probabile che l'input venga colpito da ESD, come un input che è spesso collegato sul campo è l'uso di un approccio a 2 punte.

In primo luogo utilizzare un dispositivo ESD o diodi più vicini al circuito per proteggere, il tipo che utilizzerei dipende dal segnale / circuito in questione. Questo per proteggere da picchi inferiori, diciamo 8kV. Sempre più si vede questo tipo di protezione all'interno dei dispositivi, in particolare i dispositivi di limitazione come unità RS232 e driver di linea.

In secondo luogo, quando si costruisce il PCB utilizzare gli spinterometri, che in realtà non è altro che mettere 2 pad sulla superficie del PCB, 1 è il segnale, l'altro è un buon terreno e distanziarli molto vicini tra loro, come 6 tu a parte. Ciò proteggerà da colpi di tensione più elevati, come 25kV. Concetto abbastanza semplice, l'alta tensione salta il divario e va dritto a terra. Basta fare attenzione a come posizionarli, il più vicino possibile al connettore con la migliore connessione di terra possibile.

Presta inoltre attenzione al processo di produzione che stai utilizzando, non vuoi che la saldatura coli il divario accidentale.

Gli spazi vuoti possono essere difficili da fare sulle tracce digitali ed evitare di modificare l'impedenza, di solito richiede l'ottimizzazione della terminazione del segnale dopo l'esecuzione del prototipo.

C'è qualche argomento sulla forma corretta del pad, alcuni usano mezzelune, alcuni usano triangoli appuntiti con le punte uno vicino all'altro e altri usano pad quadrati. Ho sempre usato i pad quadrati, più area è vicina all'altro pad più colpi ripetuti sopravviverà il gap. Il compromesso è che i pad quadrati faranno il massimo sforzo per garantire che non vi siano ponti di saldatura. La migliore risposta è far sì che il tuo CM non applichi affatto la saldatura a questi pad, ma ciò può richiedere uno sforzo speciale da parte loro.


Wow, la corrente di dispersione è un po 'alta, ma 2mA generalmente causerà problemi? I2C è l'unica cosa che vedo potenzialmente causando problemi in quanto è open collector. Ho resistori da 1k, quindi 1k * 0,002 = caduta di 2V. Non bene. Lo sto facendo bene?
Thomas O

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sì, ci sono dispositivi appositamente realizzati per proteggere le linee dati seriali, ad esempio: st.com/stonline/products/literature/ds/13569/esdalc6v1-5p6.htm corrente di dispersione di 70nA, capacità 12pF (completamente bene per I2C) e morsetti a circa 14 V. Inoltre, un modo semplice per aggiungere ulteriore protezione a I2C è posizionare un resistore in serie su entrambe le linee di dati e di clock molto vicino a ciascun circuito integrato del bus. Idealmente adattato all'impedenza di traccia - impedenza di uscita del driver, che di solito è come 7-9 ohm. Quindi per una traccia da 50ohm, 41-43 ohm per il resister è buono.
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inoltre è consigliabile utilizzare la terminazione di origine su I2C ogni volta che si hanno molti dispositivi o il bus sarà lungo (come passare attraverso un cavo). Ridurrà al minimo lo squillo e previene i riflessi. Potrebbe essere necessario modificare i valori del resistore in un dispositivo assemblato mentre si procede con la traccia-> connettore-> cavo-> connettore-> traccia, che a meno che non si corrispondano a tutte queste impedenze, ci sarà una certa impotenza nell'impedenza complessiva del percorso. Se il bus I2C funziona piuttosto lentamente rispetto alla lunghezza della corsa, questo potrebbe non avere alcuna importanza.
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Se stai gestendo un bus a una frequenza di clock in cui 12pF è eccessivamente significativo, spero davvero che presterai molta, molta attenzione all'integrità del segnale poiché la frequenza di clock deve essere molto alta. A 10Mhz con 1k pull up 100pF sarebbe il limite del bus senza controllo della velocità di risposta, ma tutto ciò che corre così veloce avrebbe il controllo della velocità di risposta o essere differenziale. I2C a 400khz consente 400pF di capacità del bus senza controllo della velocità di risposta, più è possibile con un controllo adeguato. Quindi, se stai usando PIC a 16 bit, dubito fortemente che tu abbia un autobus che corre così velocemente che 14pF è un grosso problema.
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Da quella parte, sembra a posto. Non so come misurino 0,15pF, immagino che la capacità del pacchetto sia da qualche parte in quel quartiere o superiore. In realtà quando si posizionano queste parti su una scheda ci sarà anche una certa induttanza di piombo che agisce per contrastare la capacità della parte. Questo è il motivo per cui quando si lavora con tappi molto piccoli, come 10nF, è necessario assicurarsi di utilizzare il pacchetto più piccolo disponibile per annullare il più possibile l'effetto dell'induttanza del piombo.
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Metto parti simili sui segnali che escono dalla scheda, come UART, Ethernet, I / O digitale. Per i segnali interni, non preoccuparti.

Informazioni sui diodi interni: esiste un limite a ciò che il diodo prenderà. I diodi interni funzioneranno correttamente. I diodi esterni proteggeranno dagli shock statici "shag carpet in the dead of winter".


"Tappeto shag nel cuore dell'inverno" Lo adoro!
Thomas O
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