Wenn Sie überlegen, was die 8-kV-ESD in Bezug auf Energiespeicher und Widerstände wirklich ist, sieht sie ungefähr so ​​aus: -

Bild von hier.

Der 150 pF-Kondensator wird auf +8.000 Volt aufgeladen, aber Ihre Zielschaltung empfängt diese Spannung nicht direkt. Es ist ein 330 Ohm Widerstand im Weg. Dies bedeutet, dass der gelieferte Spitzenstrom bis zu 24,24 Ampere betragen kann.

Wenn dies auf den als "Pin 1" bezeichneten Schaltungsknoten trifft, ist D2 in Vorwärtsrichtung vorgespannt und nimmt die Hauptlast der 24-Ampere-Spitze und leitet sie an den 6-Volt-DC-Bus weiter. Wenn die Kapazität Ihres Zwischenkreises (sagen wir) 100 uF beträgt, steigt die Spannung mit der folgenden Rate an: -

$$ I = C \ dfrac {dV} {dt} \ Longrightarrow \ dfrac {dV} {dt} = \ dfrac {24.24 \ text {A}} {100 \ text {uF}} = 242.240 \ text {Volt / Sek.} $$ span>

Die CR-Zeit für den Impuls beträgt jedoch nur 330 x 150 E-12 = 50 ns, sodass die Spannung in diesen 50 ns möglicherweise nur um 12 mV ansteigt. Wenn man dies auf die Spitze treibt, kann man nicht wirklich sehen, dass die Spannung um mehr als 0,1 Volt ansteigt, bevor der ESD-Impuls zu nichts verdampft ist.

Aber wie viel Spannung fällt die Diode bei 24 Ampere ab? Abhängig von der Diode beträgt sie 1 oder 2 Volt. Die maximale Spannung an Pin 1 kann also bis zu 8,1 Volt betragen, und D1 (die andere Diode) bleibt ohne Schaden in Sperrrichtung vorgespannt.

Natürlich können 8,1 Volt Ihrem Pin immer noch ernsthaften Schaden zufügen, daher hätten die meisten Leute einen 1-kOhm-Widerstand zur Außenwelt, von wo aus sich Ihre Dioden befinden (siehe R1 unten). Dies beschränkt dann den Strom auf 8000/1330 Ampere = 6 Ampere. Der Anstoßeffekt sollte klar sein.

Trotzdem garantiert es nicht die Vermeidung von Schaltungsfehlern und zusätzlich zu den oben genannten 1 kOhm wird ein weiterer 1 kOhm Widerstand direkt in Reihe mit dem Eingangspin geschaltet. Der 2. Widerstand (R2) verwendet das Datenblatt des Chips, das Sie darüber informiert, wie hoch der maximale Strom ist, der ohne Schaden eingespeist werden kann.

Die ESD-Entladung kann auch negativ sein. In diesem Fall nimmt D1 die Hauptlast des Stroms auf und leitet ihn (sicherer) zur Erde.

Wenn Pin 1 ein Ausgang ist, können Sie möglicherweise nicht mit ein paar kOhm zusätzlichen Widerständen leben, und es müssen verschiedene Maßnahmen ergriffen werden.

Sie mischen zwei ESD-Lösungen und mischen sie zusammen: Schienenklemmdioden und TVS-Didoes.

Wenn Sie Schienenklemmdioden verwenden, gehen Sie folgendermaßen vor:

^{simulieren diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab sup>}

• Die Schienenklemmdioden klemmen NUR die Netzspannungen in Vorwärtsrichtung.
• Die Netzspannung wird zwischen \ $ V_ {dd} + | V_f | gehalten > V_ {line} > GND- | V_f | \ $ span>
• Schienenklemmdioden erfordern die Stromversorgung, um vorhanden zu sein bieten Schutz.
• \ $ V_r \ $ span> >> \ $ V_f \ $ span>, damit eine der Dioden leitet in Vorwärtsrichtung, die verhindert, dass die Netzspannung hoch genug wird, um einen Durchbruch in der anderen Diode zu verursachen. Daher leitet immer nur eine Diode. Sie können nicht beide leiten lassen, also keinen Kurzschluss.

Wenn Sie TVS-Dioden verwenden, gehen Sie folgendermaßen vor:

^{simulieren diese Schaltung sup>}

• Die unidirektionale TVS-Diode klemmt positive Spitzen in umgekehrter Richtung Durchschlag und klemmt negative Spitzen in Vorwärtsrichtung.
• Die Netzspannung wird zwischen \ $ | V_r | gehalten > V_ {line} > GND- | V_f | \ $ span>
• Für TVS-Dioden muss keine Stromversorgung vorhanden sein bieten Schutz.

Wenn Sie bidirektionale TVS-Dioden verwenden, gehen Sie folgendermaßen vor:

^{simulieren diese Schaltung sup>}

• Das bidirektionale Fernsehgerät klemmt die Netzspannung immer nur um eins interne unidirektionale TVS-Diode, die in umgekehrter Reihenfolge ausfällt, während die andere ist vorwärts voreingenommen.

Vorteile der Rail-Klemmdiode:

• Genauere Spannungsklemmschwellen
• Leitet weniger Wärme in der Diode ab als in der TVS-Diode (da sie mit \ $ V_ {f} \ $ span> und \ $ | V_ {f} | < | V_ {r} | \ $ span>)
• Stattdessen wird der größte Teil der Leistung des Spikes in die Versorgung eingespeist, was bedeutet, dass ein stärkerer Spike gehandhabt werden kann, solange das Netzteil damit umgehen kann

Nachteile der Rail-Klemmdiode:

• Das Netzteil muss eingeschaltet sein, um Schutz zu bieten.

Vorteile der TVS-Diode:

• Schützt auch ohne Stromversorgung

Nachteile der TVS-Diode:

• Die gesamte Leistung in der Spitze wird als Wärme in der TVS-Diode abgeführt (dies schützt sie auch dann, wenn keine Stromversorgung vorhanden ist), wodurch die Leistung einer Spitze begrenzt wird. Dies kann TVS-Dioden groß machen, was sie teuer macht.

Alles in allem, wenn Sie tatsächlich Rail-Clamp- und TVS-Dioden zusammenfügen möchten, würden Sie die Rail-Clamp-Dioden verwenden, aber die untere Diode D2 ist eine unidirektionale TVS-Diode. Ohne Strom funktioniert es wie die unidirektionale Diodenschaltung. Mit Strom funktioniert es wie die Schienenklemmdiodenschaltung (solange \ $ | V_ {r.TVS} | > Vdd + | V_ {f.D1} | \ $ span>). Wenn dies nicht der Fall wäre, würde das TVS rückwärts ausfallen, bevor D1 vorwärts vorgespannt würde.

^{simulieren diese Schaltung sup>}