ESD-Schutz für Stromeingang mit mehreren abgesicherten Abzweigen

Ich entwerfe eine Industrieplatine, die mit +24 V DC betrieben wird. Auf der Platine befinden sich mehrere Sicherungen, um jeden Zweig vor Überstrom/Kurzschluss zu schützen. Beispiel:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Natürlich simulieren die Widerstände die tatsächlichen Lasten: MCU, Relais, LEDs, ... Die 24V werden über Schraubklemmen angelegt.

Ich muss die Schaltungen ("Lasten" in diesem Beispiel) vor ESD schützen. Soweit ich weiß, sollte der ESD-Schutz sehr nahe am Eingangsanschluss platziert werden.

Die offensichtliche Lösung besteht also darin, am Eingang ein unidirektionales TVS hinzuzufügen:

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung

Normalerweise setze ich eine Sicherung vor den TVS, damit sie auch bei anhaltenden Überspannungen oder Verpolung wirksam werden kann. Aber hier lohnt es sich meiner Meinung nach nicht, eine weitere Sicherung hinzuzufügen!

Reicht ein einzelner TVS für den ESD-Schutz? Gibt es in diesem Szenario eine bessere (= sicherere, zuverlässigere) Schaltung?

Übrigens habe ich keine echte "Masse", also muss ich die Entladung auf die gemeinsame Spannung (0 V) schließen.

Wenn Sie keine Masse (dh eine Erde) haben, bedeutet dies nicht, dass die ESD-Entladung auf magische Weise Ihre 0 Volt verwendet. Das wäre nicht richtig, wenn Ihre 0 Volt nicht geerdet sind. In allen ungeerdeten Szenarien fließt die ESD-Entladung durch Ihre freiliegenden Anschlüsse über parasitäre Kapazitäten zur realen Masse (Erde).
Betreff: keine Erde - machen Sie ein "FE" -Terminal auf Ihrer Platine, und wenn es in eine isolierte Box geht, in der nur ein ungeschirmtes Kabel die Box mit der Außenwelt verbindet, wird dieses Terminal einfach nicht angeschlossen.
Im Allgemeinen sind Sicherungen hauptsächlich eine Sache für Hochstromelektronik. Wenn Sie eine 1-A-Sicherung hinzufügen, um eine Leiterplatte zu schützen, die etwa 100 mA zieht, wird absolut nichts erreicht. 1A Kurzschlussstrom wird die ganze Platine durchbrennen, lange bevor die Sicherung durchbrennt. Das ist genug Strom, um Leiterbahnen, Bonddrähte, alles abzubrennen.
@Lundin, wo habe ich geschrieben, dass ich eine 1A-Sicherung eingesetzt habe, um etwas zu schützen, das 100 mA verbraucht?
Das hast du nicht. Aber falls Ihr Gerät 950 mA zieht, wäre die Sicherung aus anderen Gründen ebenso sinnlos.

Antworten (1)

Hier ist das allgemeine Muster.

Im Idealfall koppeln Sie die Masseebene mit AC an FE oder Chassis. Denken Sie auch über die Konsequenzen nach, wie dies mit allen Nicht-Leistungssignalverbindungen interagiert, und jede erdenkliche Art und Weise, wie die Feldverdrahtung falsch gemacht wird (häufig mehrere Fehler gleichzeitig, weil Drähte vertauscht oder verschoben werden). Abhängig von den Details kann auch eine Gleichtaktdrossel für EMI erforderlich sein - hier nicht gezeigt.

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Ich habe in der Vergangenheit etwas Ähnliches verwendet, als die Ströme niedriger waren (< 1A). Jetzt muss ich über 8A handhaben ... es geht nur darum, die Komponenten richtig zu dimensionieren? Und natürlich thermische Überlegungen. Aber kann ich trotzdem einen Serien-Schottky und Choke verwenden?
" nur eine Frage der richtigen Dimensionierung der Komponenten " -- Meistens. Alle Serienkomponenten erst einmal. Die gezeigte Dämpfung R könnte unpraktisch werden. Sie müssten das dI / dt berücksichtigen, das davon abhängt, was das Ganze tut. Wenn es hauptsächlich um den Einschaltstrom geht, ist eine Art aktiver Begrenzer etwas, das es zu erkunden gilt. // Die ESD-Passive haben jedoch die gleiche Funktion. Essen Sie für einige ns einen Burst in der Größenordnung von 100 A, während sich die Dioden einschalten.
Würden Sie bitte erklären, warum es nützlich ist, ein bidirektionales TVS gefolgt von einem unidirektionalen zu platzieren?
@Mark - es wurde aus zwei Gründen von einigen App-Notizen empfohlen. Erstens überlebt das bidirektionale TVS auf der Außenseite der Seriendiode den üblichen Unfall des Rückwärtsanschlusses von 24 V, während ein unidirektionales Gerät im Vorwärtsmodus leiten und entweder durchbrennen oder die 24-V-Stromversorgungsgrenze auslösen und andere Geräte ausschalten würde. Zweitens begrenzt das externe TVS in einem Burst die V-Wellenform auf etwa +/- 100 V (auf ns-Zeitskala) und etwa 45 V auf längeren Zeitskalen. Die Reihendiode richtet dies dann zu einer Folge von + Impulsen gleich. Das zweite TVS in Kombination mit Kapazität bereinigt das.
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