ESD-Diodenauswahl basierend auf VCC des IC

Ich habe eine Frage zur Auswahl der TVS-Diode. Diese Art von Fragen wurde bereits in den vorherigen Fragen behandelt.

ESD-Diode - GPIO-Mikrocontroller

Auswahl eines TVS für den ESD-Schutz

Zum Schutz der vcc-Leitung eines Controllers mit nominaler VCC = 5 V, 5 %, maximaler vcc = 6 V. Normalerweise wählen wir ESD-Dioden mit Vrwm = 5 V, für sie Vbr = 5,8 bis 7,8 und Vc = 12,5 bis 15 V (ESD9B5.0ST5G als Referenz).

Die Diagramme des ESD-Diodenherstellers zeigen auch, obwohl das Gerät aus dem 5-V-Betrieb ausgewählt wurde. Während des Tests kann die Spannung an der Klemme bis zu ~50 V ansteigen (nicht sicher, kann niedriger sein, aber viel höher als 5 V), nach einiger Zeit kehrt sie zur tatsächlichen Vclamp-Spannung zurück .

Ist diese ~ 50-V-Klemmspannung für ICs (5-V-VCC-Pin) tödlich?

Einige Antworten, die ich erhielt, waren der erste Teil des ESD-Impulses, bei dem 8 kV erreicht werden, ist eine sehr niedrige Energie (wenige ns) und kann den ICs keinen großen Schaden zufügen. Darüber hinaus verfügen die meisten ICs über einen grundlegenden ESD-Schutz (verfügen über ESD-Schutzdioden an allen Pins, die bei Hochspannungsereignissen induktiv werden. Die Arbeit des Designers besteht darin, den Strom zu begrenzen, der bei transienten Ereignissen zu diesen Dioden fließt).

Sobald diese hohe Spitze passiert ist, kommt ein höherer Impulsbreitenabschnitt, der von der ESD-Diode geschluckt werden muss.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Wir können keine Vorwiderstände im VCC-Pin des ICs hinzufügen, da dies die Spannung für den IC senkt.

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In diesen Fällen lohnt es sich also, nur die ESD-Diode über die VCC-Leitung anzuschließen?

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@Bimpelrekkie: Danke für die Antwort. Ich stimme Ihnen bei der Entkopplung von Kondensatoren zu. Ich sehe, dass die erwähnten Ströme für diese ESD-Ereignisse ~ 30 A (in Wellenformen) waren, ich kann fühlen, dass es sich um Ereignisse mit niedriger Energie handelt, aber gibt es eine Möglichkeit, quantitativ (oder durch Berechnungen) zu sagen, dass diese Ereignisse mit niedriger Energie keinen Schaden anrichten (erwähnt sie können Ströme bis zu 30A verursachen)
@stefen: Danke. Die Diodenplatzierungen in Bezug auf den geschützten IC wirken sich aufgrund der zusätzlichen Induktivität des Pfads aus. Aber aktuelle Designs haben meistens Ebenen, die sehr niedrige Induktivitäten haben. Ich bin mir nicht sicher, wie sich das auf das Szenario auswirken wird.

Antworten (2)

Ich denke, niemand wird Ihnen sagen können, ob diese 50-V-Klemmspannung, die von der ESD-Diode übrig bleibt, für den 5-V-VCC-Pin Ihres ICs tödlich ist. Es hängt stark von der Dauer (=Energie) ab, die den Pin erreicht und natürlich vom IC selbst. Eventuell musst du das mit einem ESD-Testaufbau testen.

Aber es gibt noch etwas zu bedenken:

Die Diode sollte zwischen der ESD-Quelle und dem IC platziert und vom IC beabstandet sein. Wenn die Diode nur wenige Millimeter vom VCC-Pin des ICs entfernt ist, wirkt dieser Leiterbahnabstand wie eine Induktivität und somit wird der verbleibende (sehr kurze) 50-V-Impuls durch diese Leiterbahninduktivität herausgefiltert und die ESD-Diode kann absorbieren die gesamte Energie des Impulses (zusammen mit den VCC-Versorgungskondensatoren).

Normalerweise braucht man keinen ESD-Schutz auf den Versorgungen (VCC) eines Chips!

Grund: Zwischen VCC und GND sollten Entkopplungskondensatoren liegen . Diese Kondensatoren "fressen" den ESD-Impuls, ich meine, ein ESD-Impuls hat nicht genug Energie, um die Kondensatoren zur Entkopplung der Versorgung signifikant aufzuladen.

Außerdem: Alle ICs haben eingebaute Versorgungsklemmen als Teil ihres ESD-Schutzes, diese Klemmen sind in der Lage, den Strom von ESD-Ereignissen zu handhaben. ICs benötigen diese Klemmen, da ein positiver ESD-Impuls an jedem Eingang von den ESD-Dioden im Chip zur Versorgungsschiene (VCC) geleitet wird. Ohne diese Klemme könnte die VCC zu stark ansteigen (wenn keine Entkopplungskondensatoren angeschlossen sind, z. B. wenn der IC noch nicht auf eine Leiterplatte gelötet ist) und den IC beschädigen. Um Schäden zu vermeiden, schließen die Versorgungsklemme(n) (die meisten ICs haben mehrere) die Versorgung bei einem ESD-Ereignis kurz. Woher ich das weiß: Ich habe den On-Chip-ESD-Schutz einiger ICs entworfen.

Meiner Meinung nach sind also keine VCC-ESD-Dioden erforderlich, vorausgesetzt, Sie haben bereits Versorgungsentkopplungskondensatoren. Wenn Sie keine Netzentkopplungskondensatoren haben, erklären Sie bitte, warum Sie sie nicht haben.

ESD-Diodenauswahl basierend auf VCC des IC
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