ESD-Schutzgeräte - notwendig für MCUs?

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Ich arbeite mit zwei Chips auf einer Platine, einem dsPIC33F und einem PIC24F sowie einem seriellen EEPROM (24FC1025).

Ich habe diese kleinen ESD-Schutzgeräte in 0603-Paketen gesehen:

http://uk.farnell.com/panasonic/ezaeg3a50av/esd-suppressor-0603-15v-0-1pf/dp/1292692RL

Ist dies für MCUs, wie ich sie verwende, erforderlich? Die Karten können ständig gehandhabt werden und die externen Schnittstellen (I2C, UART) können ESD ausgesetzt sein.

Würden die internen Dioden den Chip trotzdem schützen und diese sinnlos machen?

Thomas O.
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Antworten:

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Sie können solche Geräte sicherlich verwenden. Sie sind normalerweise eine schlechte Wahl für alles, was weniger Strom verbraucht, da sie einen hohen Leckstrom haben.

Sie müssen auch auf die Klemmspannung achten. Ein ESD von ~ 200 V kann einen Mikrocontroller beschädigen. Das von Ihnen angeschlossene Gerät ist auf max. 500 V ausgelegt. Stellen Sie sicher, dass alles, was Sie schützen möchten, tatsächlich im erforderlichen Umfang geschützt ist.

Achten Sie bei digitalen Leitungen auch auf die Kapazität dieser Geräte / Gehäuse, da diese Ihre Signalintegrität beeinträchtigen können.

Was ich normalerweise mache, wenn die Eingabe wahrscheinlich von ESD getroffen wird, wie eine Eingabe, die häufig im Feld verbunden ist, ist ein zweigleisiger Ansatz.

Verwenden Sie zuerst ein ESD-Gerät oder Dioden, die näher am Stromkreis liegen, um zu schützen. Welcher Typ ich verwenden würde, hängt vom jeweiligen Signal / Stromkreis ab. Dies dient zum Schutz vor niedrigeren Spitzen, z. B. 8 kV. Diese Art von Schutz sehen Sie immer häufiger in Geräten, insbesondere in Grenzgeräten wie RS232-Laufwerken und Leitungstreibern.

Zweitens, wenn Sie die Leiterplatte bauen, verwenden Sie Funkenstrecken, was eigentlich nichts anderes ist, als 2 Pads auf die Oberfläche der Leiterplatte zu legen, wobei 1 das Signal ist, das andere eine gute Masse ist und sie sehr nahe beieinander liegen, wie 6 Tausend ein Teil. Dies schützt vor höheren Spannungstreffern wie 25 kV. Ziemlich einfaches Konzept, die Hochspannung springt über die Lücke und geht direkt auf Masse. Achten Sie nur darauf, wie Sie diese so nahe wie möglich am Stecker mit der bestmöglichen Erdungsverbindung platzieren.

Achten Sie auch auf den Herstellungsprozess, den Sie verwenden. Sie möchten nicht, dass Lötmittel versehentlich die Lücke überbrückt.

Lücken auf digitalen Spuren können schwierig zu schließen sein und eine Änderung der Impedanz vermeiden. In der Regel muss die Signalbeendigung nach dem Prototypenlauf angepasst werden.

Es gibt einige Streitigkeiten über die richtige Form des Pads, einige verwenden Halbmonde, einige verwenden spitze Dreiecke mit den Spitzen nahe beieinander und einige verwenden quadratische Pads. Ich habe immer quadratische Pads verwendet. Je mehr Fläche sich in der Nähe des anderen Pads befindet, desto mehr wiederholte Schläge überlebt die Lücke. Der Nachteil ist, dass die quadratischen Pads die größte Anstrengung unternehmen, um sicherzustellen, dass keine Lötbrücken vorhanden sind. Die beste Antwort ist, dass Ihr CM diese Pads überhaupt nicht mit Lötmittel behandelt. Dies kann jedoch besondere Anstrengungen erfordern.

Kennzeichen
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Wow, der Leckstrom ist etwas hoch, aber verursachen 2 mA im Allgemeinen Probleme? I2C ist das einzige, was möglicherweise Probleme verursacht, da es sich um einen Open Collector handelt. Ich habe 1k Widerstände, also 1k * 0,002 = 2V Abfall. Nicht gut. Mache ich das richtig
Thomas O
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Ja, es gibt Geräte, die speziell zum Schutz serieller Datenleitungen entwickelt wurden, zum Beispiel: st.com/stonline/products/literature/ds/13569/esdalc6v1-5p6.htm Leckstrom von 70 nA, 12 pF Kapazität (völlig in Ordnung für I2C) und Klemmen bei ungefähr 14V. Eine einfache Möglichkeit, I2C zusätzlich zu schützen, besteht darin, einen Vorwiderstand sowohl auf der Daten- als auch auf der Taktleitung in unmittelbarer Nähe jedes ICs auf dem Bus zu platzieren. Ideal angepasst an die Trace-Impedanz - Ausgangsimpedanz des Treibers, die normalerweise 7-9 Ohm beträgt. Für eine 50-Ohm-Spur sind 41-43 Ohm für den Widerstand gut.
Mark
Darüber hinaus ist die Verwendung der Quellterminierung auf I2C immer dann eine gute Idee, wenn Sie viele Geräte haben oder der Bus lang ist (z. B. durch ein Kabel). Es minimiert das Klingeln und verhindert Reflexionen. Möglicherweise müssen Sie die Widerstandswerte in einem zusammengebauten Gerät anpassen, während Sie Trace-> Stecker-> Kabel-> Stecker-> Trace verwenden. Wenn Sie nicht alle diese Impedanzen angepasst haben, ist die Gesamtpfadimpedanz etwas unkonventionell. Wenn der I2C-Bus im Vergleich zur Länge des Laufs ziemlich langsam läuft, spielt dies möglicherweise überhaupt keine Rolle.
Mark
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Wenn Sie einen Bus mit einer Taktrate betreiben, bei der 12pF übermäßig wichtig sind, hoffe ich wirklich, dass Sie der Signalintegrität sehr, sehr große Aufmerksamkeit schenken, da Ihre Taktrate sehr hoch sein muss. Bei 10 MHz mit 1k Klimmzügen wäre 100 pF die Busgrenze ohne Anstiegsgeschwindigkeitsregelung, aber alles, was so schnell läuft, hätte entweder eine Anstiegsgeschwindigkeitsregelung oder wäre differenziell. I2C bei 400 kHz ermöglicht eine Buskapazität von 400 pF ohne Steuerung der Anstiegsgeschwindigkeit. Bei richtiger Steuerung ist mehr möglich. Wenn Sie also nur 16-Bit-PICs verwenden, bezweifle ich sehr, dass Sie einen Bus haben, der so schnell fährt, dass 14pF eine große Sache ist.
Mark
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In diesem Teil sieht gut aus. Ich weiß nicht, wie sie 0,15 pF messen. Ich würde vermuten, dass die Gehäusekapazität irgendwo in dieser Nachbarschaft oder höher liegt. In der Realität gibt es beim Platzieren dieser Teile auf einer Platine auch eine gewisse Leitungsinduktivität, die der Kapazität des Teils entgegenwirkt. Aus diesem Grund müssen Sie beim Arbeiten mit sehr kleinen Kappen wie 10 nF sicherstellen, dass Sie das kleinste verfügbare Gehäuse verwenden, um den Effekt der Leitungsinduktivität so gering wie möglich zu halten.
Mark
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Ich habe ähnliche Teile auf die Signale gelegt, die die Karte verlassen, wie UART, Ethernet, digitale E / A. Machen Sie sich bei Intra-Board-Signalen keine Sorgen.

Über die internen Dioden: Es gibt eine Grenze für die Aufnahme der Diode. Die internen Dioden sind bei normaler Handhabung in Ordnung. Die externen Dioden schützen vor größeren statischen Erschütterungen durch "Shag-Teppich im tiefsten Winter".

Robert
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"Shag Teppich im tiefsten Winter" Ich liebe es!
Thomas O