Platzierung und Werte für Ferritperle/Kondensator ESD-Schutz/Transientenunterdrückungsfilter

Ich habe recherchiert, fand es aber schwierig, eine klare Antwort darauf zu finden. Ich muss meiner Schaltung einen ESD-Schutz hinzufügen. In diesem Video von Texas Instruments geht es darum, eine TVS-Diode mit einem FBC-Filter (Ferrite Bead/Capacitor) zu kombinieren, um den ESD-Schutz zu maximieren, was meiner Meinung nach der beste Ansatz ist. Ich wundere mich über Platzierung und Werte für den Filter. Ich werde einen 3,3-V-ADC und eine MCU über ein 5-V-Netzteil mit Strom versorgen, wie im Schema gezeigt. Wäre die beste Platzierung des FBC-Filters direkt am Anfang der Schaltung am Ausgang des Netzteils? Ich habe die Erwähnung gesehen, sie an anderen Stellen in der Schaltung zu verwenden, und ich glaube, ich habe die Verwendung mehrerer FBC-ESD-Filter gesehen, die erwähnt wurden. Für mich scheint es, als ob nur einer am Anfang der Schaltung gut funktionieren sollte, aber das ist nur meine unwissende Vermutung.

Ich suche auch nach allgemeinen Werten für die Perle und den Kondensator. Die meisten Perlen, die ich mir angesehen habe, haben einen Widerstand von etwa 20-200 Ohm bei 100 MHz. Welche Perlen- und Kondensatorgröße wäre ideal für die Unterdrückung von ESD-Transienten? Sollte der Kondensator einen kleineren oder einen größeren Wert haben, der auch als Massenversorgungsentkoppler für die Schaltung dienen könnte? Spielt der Kondensatortyp eine Rolle? Ich habe viele Erwähnungen des verwendeten Filters gesehen, aber Werte wurden nicht beschrieben. Vielen Dank für jede Hilfe.

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In diesem Video kommt die Ferritperle vor den Fernseher, was Sinn macht.

Antworten (1)

Was Sie gezeigt haben, ist vernünftig. Das TVS möchte einen niederohmigen Pfad zur Erde oder Gehäusemasse haben, um am effektivsten zu sein.

Wählen Sie für die Perle eine größere Größe (z. B. 805), um die Strömung zu bewältigen. Sie können mit dem Wert experimentieren; 33 Ohm oder so für eine Speiseleitung ist ein guter Ausgangspunkt.

Fügen Sie dem Eingang auf beiden Seiten der Perle auch einige Hochfrequenz- / kleinere Wertkappen hinzu, um einen Pi-Filter zu bilden. Wählen Sie Werte, die keine Antiresonanz verursachen. 4.7uf/1uf/0.22uf ist ok (Abstand ~ 5x auseinander).

Ein paar Ressourcen: Hinweis zur Murata-App zum Filtern https://www.murata.com/~/media/webrenewal/support/library/catalog/products/emc/emifil/c39e.ashx

K-Sim zur Simulation der Wechselwirkung zwischen Kappenresonanz: http://ksim.kemet.com/

Danke für die Info, ich recherchiere noch. Meinen Sie damit, ich sollte versuchen zu vermeiden, einen Filter zu erstellen, der bei einer Frequenz schwingt, die auch in meiner Schaltung verwendet wird? Wenn ich einen 1-MHz-Aufwärtswandler verwenden würde, würde ich einen Filter mit einer Resonanzfrequenz von 1 MHz vermeiden wollen? Oder meinst du etwas anderes? Könnten Sie bitte erklären, warum diese Werte keine Antiresonanz verursachen würden? Und was ist mit Werten gemeint, die "im Abstand von ~ 5x voneinander entfernt" sind? Danke.
Kondensatoren sind nicht ideal: Sie haben eine Serieninduktivität und einen Serienwiderstand. Diese Elemente bestimmen die Eigenresonanzfrequenz der Kappe. Aufgrund dieses nicht idealen Cap-Verhaltens werden Designer mehrere unterschiedliche Cap-Werte verwenden, um den Bypass-Leistungsbereich zu verbessern. Dies muss jedoch so erfolgen, dass die Resonanzen nicht interagieren und „Spitzen“ – Antiresonanzen – in die Gesamtantwort einführen. Die Verwendung von Werten, die nicht mehr als 5x voneinander entfernt sind, vermeidet dies. Probieren Sie das K-sim-Tool aus, um diesen Effekt zu sehen.
Antiresonanz für normale Kappenwerte tritt jedoch im Bereich von 30 bis 100 MHz oder mehr auf. Eine andere Sache, die Sie beim Bypass verstehen sollten, ist, dass Rauschquellen Oberwellen haben, und diese Dinge sind es, die Ihnen normalerweise Probleme bereiten. Ihre Schaltung befindet sich auf der Niedrigleistungsseite, sodass dies kein so großes Problem darstellt.
Also denke ich, dass ich einen anderen Weg einschlage. Ich bekomme ungefähr 20 mV Welligkeit von dem von mir verwendeten Netzteil, also denke ich, dass ich zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen kann, wenn ich die Welligkeit zerquetsche und vor ESD-Spitzen schütze, indem ich die Ferritperle durch eine kräftige Induktivität mit Kondensator ersetze einen LC-Filter machen. Ich glaube, Sie hatten definitiv Recht mit der Verwendung des Pi-Filters für den Ferrit. Aber für den LC habe ich einen 220-uH-Induktor mit einem 1000-uF-Kondensator verwendet, und die Welligkeit wurde direkt niedergeschlagen, und ich bezweifle, dass eine ESD-Spitze das durchstehen würde. Ich habe irgendwo erwähnt, dass ein Induktor funktionieren würde
Außerdem ist der einzige Eingang, den ich schütze, die DC-Buchse, und ich brauche nur flachen DC (es gab keine Welligkeit bei der Betrachtung auf einem Oszilloskop), sodass der Brute-Force-Angriff auf ESD mit einem kräftigen LC-Filter wie eine gute Passform für mich klingt. Es scheint, dass die meisten spezialisierten ESD-Produkte auf Kompatibilität mit USB, HDMI, Ethernet usw. ausgelegt sind, bei denen die Frequenz ein sehr wichtiger Faktor ist. Ich brauche nur die DC-Buchse geschützt und flachen DC. Was denken Sie?
Und ich werde auch die TVS-Diode wie im Schaltplan verwenden.
Die LDOs werden sich mit der Welligkeit von der Wandwarze befassen, daher ist es wahrscheinlich nicht notwendig, weitere Niederfrequenzfilter hinzuzufügen. Was Sie zeigen, ist beispielsweise typisch für ein USB-Gerät. Was mich daran erinnert - warum nicht den USB-Formfaktor-Stecker verwenden und die reichlich verfügbaren / billigen Adapter nutzen? Ich mache das schon eine Weile für meine 5V-betriebenen Sachen.
Meine Diskussion über Antiresonanz ist ein bisschen Inside-Baseball, aber es ist etwas, dessen Sie sich bewusst sein sollten, besonders wenn Sie mit Oberschwingungen mit höheren Frequenzen in Ihrem System arbeiten.
Glauben Sie, dass der LC-Filter die ESD-Streiks wirksam stoppen wird? Ich würde einen USB-Stecker verwenden, aber das von mir verwendete Gerät wird von einem Akku mit großer Kapazität gespeist und benötigt eine schnellere Laderate als 500 mA. Könnte die Verwendung eines LC-Filters, wie ich ihn zu Beginn der Schaltung beschrieben habe, in Bezug auf die von Ihnen erwähnten Oberschwingungen oder andere nachteilige Auswirkungen haben? Ich werde SPI verwenden, um vom ADC zur MCU zu kommunizieren, UART auch für etwas anderes und einen Aufwärtswandler, und das sind meine Hochfrequenzteile. Was genau sind die Wertbeträge, die voneinander beabstandet werden müssen, indem Sie die Kappen 5X voneinander beabstanden?
Das TVS ist Ihre erste Verteidigungslinie gegen ESD. Ich empfehle es. Für USB-basiertes Laden werden 900 mA und 2,1 A als Profile unterstützt. Mehr über BCP hier: maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/5801 Die drei Werte, die ich aufgelistet habe (4,7, 1,0, 0,22uF) sind gut für Ihr aktuelles Draw-Profil – ich habe sie mit K-Sim simuliert als Gesundheitscheck.
Platzierung und Werte für Ferritperle/Kondensator ESD-Schutz/Transientenunterdrückungsfilter
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