Ist es sicher, 100 nF 5 V sofort durch ein HC-CMOS-Gate zu entladen?

Betrachten Sie die klassische "Impulsdehner"-Schaltung, die in Fairchild AN-140 , Abbildung 12, gezeigt wird.

Wenn das erste Gate auf Low geht, wird der momentane Entladestrom des Kondensators leicht den absoluten Maximalwert für den Gate-Senkenstrom überschreiten. Natürlich ist der absolute Maximalwert normalerweise eine DC-Bewertung, und das Gate kann tatsächlich für kurze Zeit viel höhere Ströme aushalten. Ich denke, das ist der Effekt, auf den diese Schaltung für einen erfolgreichen Langzeitbetrieb angewiesen ist.

Wie kann ich feststellen, ob es sicher ist, 100 nF 5 V ohne Strombegrenzungswiderstand sofort durch ein HC-CMOS-Gate zu entladen? Ich schätze, das ist es, was der Autor mit der „SICH SICHERSTELLEN, DASS“-Gleichung unter Abbildung 12 nachzuweisen versucht. Ich verstehe jedoch nicht, warum diese Gleichung von „t“ abhängig ist, und sie scheint für alle vernünftigen Werte von zu versagen "C" sowieso.

Nichts wird sofort entladen, es sei denn, jemand kann beweisen, dass die Zeit granular ist.
Ja, offensichtlich ist es durch den Gate-Widerstand, den ESR des Kondensators usw. begrenzt ... Aber ich denke, Sie verstehen die Prämisse - ich versuche festzustellen, ob es notwendig ist, einen Strombegrenzungswiderstand hinzuzufügen.
Die Gleichung hängt ab T (die Impulslänge) Da Sie für längere Ausgangsimpulse mehr Kapazität benötigen, muss die Kappe umso mehr Energie speichern, je länger der Ausgangsimpuls sein soll.
Abbildung 31 des SZZA008 von TI zeigt, dass der typische Strom durch einen kurzgeschlossenen HC-Ausgang etwa 45 mA oder 75 mA beträgt. Das ist garnichts.
Mit anderen Worten, 45 mA * 5 V = 225 mW; bei einer angenommenen thermischen Impedanz des Gehäuses von 100 °C/W würde dies zu einer Temperaturerhöhung von 22,5 °C führen (was sogar für einen Dauerstrom sicher wäre).
Danke CL, das ist genau der Beweis, nach dem ich gesucht habe!

Antworten (2)

Dies ist eine SAFE_OPERATING_AREA (Puls)-Frage. Die thermische Zeitkonstante von Silizium beträgt bei 1 Millimeter Dicke 11,4 Millisekunden. Wenn das Erwärmungsereignis bei oder kürzer als 11,4 Millisekunden ist, bleibt die Wärme innerhalb des Chips, wobei sie nicht einmal die Metallfahne/das Paddel unter dem Chip erreicht hat.

Wie schnell entlädt sich der 0,1UF? Das Requiv beträgt 5 V / 50 mA == 100 Ohm. Die RC-Zeitkonstante beträgt 100 Ohm * 0,1 uF oder 10 Mikrosekunden. In dieser Zeit bleibt die Wärme größtenteils in den oberen 30 Mikrometern des Siliziums und ist mindestens 70 Mikrometer von der Fahne/dem Paddel entfernt. [10u-Würfel Tau 1,14uS, 100u-Würfel Tau 114uS]

Nehmen wir ein Volumen von 30 * 30 * 30 Mikrometern oder ungefähr 30.000 Kubikmikrometern. Unter Verwendung von 1,6 PicoJoule/Mikron^3 * Grad C, skaliert mit 30.000, finden wir die spezifische Wärme unseres Würfels: 50.000 PicoJoule oder 50 NanoJoule/30 Mikron^3 * Grad C.

Die in der Kappe gespeicherte Energie beträgt 1/2 * C * V^2 = 1,25 Mikrojoule. Teilen Sie dies durch 50 NanoJoule, und wir erhalten einen Anstieg von 25 Grad C während dieser Entladung von 10 uS.

Bei dieser Antwort hatte die Wärme bei all der im Silizium eingeschlossenen Wärme nicht einmal Zeit, die untere Flagge / das untere Paddel zu erreichen.

Wie kann ich feststellen, ob es sicher ist, 100 nF 5 V ohne Strombegrenzungswiderstand sofort durch ein HC-CMOS-Gate zu entladen?

Der Kondensator wird durch den Widerstand des MOSFET entladen, sodass die Entladung nicht sofort erfolgt.

Wenn ich etwas über ein paar uf entladen würde, würde ich einen Widerstand verwenden. Ansonsten ist es in Ordnung, nackt zu gehen.

Ist es sicher, 100 nF 5 V sofort durch ein HC-CMOS-Gate zu entladen?
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