ESD-Schutz für pH-Messelektrodeneingang

Ich habe kürzlich einen ESD-Schutz mit geringer Leckage durchgeführt. Das Schema, das ich verwendete, war ziemlich einfach.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Es ist schwer im Schaltungslabor zu zeigen, aber hier gibt es nur 3 Komponenten. 2 bidirektionale Klemmen 0603ESDA und 1 bidirektionale TVS-Diode SMAJ14CA. Der TVS selbst hat einen zu hohen Ableitstrom. Die bidirektionalen Klemmen sind typisch für einen Leckstrom von weniger als 100 pA. Sie halten das TVS aus dem Stromkreis heraus, bis sie klemmen, und dann übernimmt das TVS. Es erfüllt IEC61000-4-2 Level 4, Kriterium B.

PH-Sensoren kenne ich nicht. Ich würde mit "Schummeln" beginnen und sehen, wie andere Leute es gemacht haben. Wenn Sie am Ende eine Diode mit geringem Leckstrom benötigen, sollten Sie einen kleinen Transistor verwenden. Die cb-Diode (offener Emitter) hat eine geringe Leckage (1-10 pA), aber langsam (100 ns). Die c+b - e (Transistor mit Diodenschaltung, c/b kurzgeschlossen) ist schneller, hat aber eine niedrigere Durchbruchspannung. Ich habe ein paar 2N3904/6 gemessen. und Bob Pease empfiehlt die 2N930, 2N3707 und 2N4250. Aber Sie werden diese Leckagenummer nicht auf dem Datenblatt finden. (Für B. Pease-Referenzen suchen Sie im Internet nach B. Pease „Bounding and Clamping“.)

Sie können ein einfaches RC-Netzwerk verwenden. Ein 10-Meg-Widerstand und ein 100-pF-Kondensator. Die Kappe muss leckagearm sein, eine C0G/100-V-Keramik reicht aus. Mit der richtigen Strombegrenzung schützen die eigenen Dioden des Operationsverstärkers ihn.

Als Referenz: Am Ende habe ich den INA116 verwendet, weil er speziell für diese Anwendung entwickelt wurde und wegen seines beworbenen eingebauten Schutzes. Für den ESD-Schutz habe ich zuerst einen Widerstand mit großem Wert in Reihe mit den Eingängen geschaltet, ähnlich der Antwort von user68868, jedoch ohne Kondensator. Theoretisch sollte der Widerstand den Strom bereits auf ein tolerierbares Niveau für die eigene Schutzschaltung des Operationsverstärkers begrenzen, aber ich war besorgt, dass eine Hochspannungs-ESD auch einfach über den Widerstand schlagen könnte. Um mich dagegen zu schützen, habe ich eine Schutzspur zwischen den beiden Pads des (0805, iirc)-Widerstands verlegt und sie nicht mit Lötstopplack bedeckt, da die Entladung dann eher auf die Leitschiene überschlagen würde. Dann habe ich normale ESD-Dioden auf die Leitplanken gesetzt, um diese zu schützen.

Ich bin mir sicher, dass ich irgendwo über eine solche Technik gelesen habe, aber ich kann mich nicht mehr erinnern, wo das war, und ich kann auch nicht für ihre Wirksamkeit bürgen, weil diese Version der Schaltung nie ESD-getestet wurde. Ich dachte jedoch, es wäre eine gute Idee, es hier als Inspiration zu haben :)

Ziemlich altes Thema, aber ich werde meine Gedanken hier hinzufügen. Ich verwende LMP91200, der über ein Schutznetz verfügt (dasselbe Potenzial wie der Eingangs-INP-Pin), daher erwäge ich, einen Widerstand in Reihe und einen C0G-Kondensator zwischen INP und GUARD hinzuzufügen. Dann eine ESD-Diode an GND vom GUARD- und VCM-Pin. An Gasentladungsröhren habe ich auch schon gedacht. Littelfuse behauptet, dass sie einen Leckstrom von <1 pA haben.