Zusätzlich zu Nick Alexeevs ausgezeichnetem Kommentar, der auf andere Fragen / Antworten auf dieser Website verweist, möchte ich mitteilen, was ich bei sensiblen Eingaben zu tun versuche.
Im Allgemeinen möchten Sie den Eingang so gestalten, dass hochenergetische Transienten nicht nur Ihre empfindliche Signalverarbeitungselektronik, sondern auch einen anderen Ort haben. Dies beinhaltet normalerweise einen mehrstufigen Ansatz und erfordert auch, dass Sie Ihre Eingaben sorgfältig überlegen und auslegen. Der beste Schutz der Welt wird durch ein schlecht durchdachtes Layout unbrauchbar.
In diesem Sinne möchten Sie Ihr Layout wahrscheinlich beginnen, indem Sie die leise lokale (logische oder analoge) Masse aus dem Übergangsschutzbereich zurückziehen und eine feste lokale Masse einfüllen, die mit dem Gehäuse verbunden ist (die dann angeschlossen werden sollte) zu einem festen Erdboden). Zwischen Ihrem Chassis-Boden und Ihrem inneren Boden sollte ein guter Abstand (3-4 mm auf einer inneren Schicht, mehr für eine äußere Schicht) bestehen. Ich neige dazu, Erde / Chassis und Masse an einem einzigen Ort mit einem 1206 1M-Widerstand parallel zu einem 2 kV-Nennkondensator mit 100 nF ähnlicher physikalischer Größe zu verbinden. Einige Designs möchten diese Werte möglicherweise anpassen, aber ich finde, dass sie für die meisten Anwendungen gut genug funktionieren.
Zum Schutz vor Blitzeinschlägen (gegen die auf Leiterplattenebene praktisch kein Schutz besteht) sollten Sie Gasentladungsröhren verwenden. Dies sind relativ langsame Geräte, aber sobald sie aktiviert sind, können sie viel Energie ableiten. GDTs sind im Allgemeinen auch physikalisch groß, da Elektrizität die unangenehme Angewohnheit hat, über Lücken zu springen, wenn die potenzielle Spannung hoch genug ist.
Apropos Lichtbogenbildung und Springen über Lücken: Viele Leute verwenden gerne Funkenstrecken auf ihren Leiterplatten. Ich mag sie nicht, weil sie einen Kontaminationspunkt darstellen (Sie können keine Lötmaske verwenden, da dies ihren Zweck zunichte macht). Wenn Sie sie nicht gegen HASL oder Wellenlöten maskieren, kann das abgeschiedene Lötmittel wirklich Ändern Sie die physikalischen Eigenschaften der Lücke und machen Sie sie unwirksam. Außerdem neigt das Kupfer nach einigen Treffern dazu, abgetragen zu werden, und die Funkenstrecke wird immer weniger wirksam, wenn der Abstand zwischen den Punkten zunimmt und / oder stumpf wird.
Nachdem die Gasentladungsröhre die eingehende Spannung auf mehrere hundert Volt reduziert hat, können Sie energiebegrenzende Geräte wie eine Inline-Sicherung oder einen einfachen Widerstand gefolgt von einem TVS verwenden. Die Sicherung oder der Widerstand begrenzen die Energie, damit das TVS nicht explodiert oder kurzschließt (für längere Transienten) und das TVS als Brechstange fungiert und den Transienten, der über seiner Triggerspannung liegt, nach Masse umleitet.
Seien Sie auch hier vorsichtig mit der Größe der physischen Komponenten. Der GDT kann Sie auf einige hundert Volt senken, aber diese Spannung springt möglicherweise immer noch über eine Strombegrenzung von 0402 oder einen Schmelzwiderstand. Halten Sie sich an größere Größen oder PTH-Geräte und ziehen Sie einen Steckplatz in Betracht, der in die Platine unter der Komponente geschnitten ist (obwohl dies etwas weit geht, insbesondere wenn Sie bereits einen GDT haben).
Wie beim GDT besteht die Aufgabe eines Fernsehgeräts darin, die Eingangsspannung auf einen sicheren (r) Pegel zu "kürzen". Die GDT hat Sie von mehreren tausend auf mehrere hundert Volt gebracht. Der Fernseher bringt Sie dann auf etwa ein Dutzend Volt (je nach Nennleistung). Sie könnten wahrscheinlich hier anhalten und es als erledigt bezeichnen, aber Sie könnten etwas weiter gehen und dabei helfen, eine wirklich robuste Eingabe zu machen.
Die meisten Transienten sind per Definition kurz; Dies bedeutet, dass sie für (sehr) kurze Zeit viel Energie haben. Selbst wenn Sie den Transienten auf etwa ein Dutzend Volt reduzieren und es "sicher" ist, von Ihrem Eingang gesehen zu werden, kann das Übersteuern des Eingangs eines Systems andere Auswirkungen haben, die nicht schwerwiegend sind, aber Fehler verursachen. Das Hinzufügen eines kleinen Kondensators (etwa 0,01 uF) parallel zum Fernsehgerät kann dazu beitragen, dass der Eingang alle verbleibenden Transienten vollständig ignoriert und Ihrem System ein saubereres Signal liefert. Abhängig davon, was Sie mit dem Eingang tun und welche Art von Signal Sie erwarten, kann dies nachteilige Auswirkungen haben, aber Ihre Frage geht nicht wirklich ins Detail, aber für die meisten Anwendungen bin ich bereit zu wetten, dass Sie dies niemals tun werden Sehen Sie sich die Auswirkung von 10 nF Kapazität auf Ihren Eingang an.
Ich hatte ein bestimmtes Design für ein Automobilgerät, bei dem ich sogar darüber hinausging:
In dieser Schaltung, die aus diesem Eevblog-Beitrag entnommen wurde, habe ich eine separate strombegrenzte Versorgung, die einen zwischengeschalteten Schmitt-Triggerpuffer versorgt und als Quelle / Senke für Nebenschlussströme dient. Die Schaltung ist "rückwärts" - der Aktiv-Niedrig-Eingang befindet sich auf der rechten Seite von R94 und der Aktiv-Niedrig-Ausgang zu meiner geschützten MCU befindet sich auf der linken Seite. R94 und R117 begrenzen den Strom, die Nebenschlussspannung D21 / D22 an den Schienen der weichen 3V_PROT-Versorgung und R116 und U27 bereinigen das Signal.