Dispositifs de protection ESD - nécessaires pour les MCU?

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Je travaille avec deux puces sur une carte, un dsPIC33F et un PIC24F ainsi qu'une EEPROM série (24FC1025.)

J'ai vu ces petits dispositifs de protection ESD dans des packages 0603:

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

Pour les MCU comme j'utilise, est-ce nécessaire? Les cartes peuvent être manipulées en permanence et les interfaces externes (I2C, UART) peuvent être exposées aux décharges électrostatiques.

Les diodes internes protégeraient-elles la puce de toute façon et les rendraient inutiles?

Thomas O
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Réponses:

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Vous pouvez certainement utiliser de tels appareils. Ils sont généralement un mauvais choix pour tout ce qui nécessite moins d'énergie car ils ont un courant de fuite élevé.

Vous devez également faire attention à la tension de serrage, les décharges électrostatiques de ~ 200 V peuvent endommager un micro-contrôleur, l'appareil que vous avez connecté est spécifié à 500 V max. Assurez-vous que tout ce que vous essayez de protéger est réellement protégé dans la mesure nécessaire.

Pour les lignes numériques, faites également attention à la capacité de ces appareils / boîtiers, ils peuvent gâcher l'intégrité de votre signal.

Ce que je fais habituellement si l'entrée est susceptible d'être touchée par l'ESD, comme une entrée souvent connectée sur le terrain, c'est une approche à deux volets.

Utilisez d'abord un appareil ESD ou des diodes plus proches du circuit à protéger, le type que j'utiliserais dépend du signal / circuit en question. C'est pour se protéger contre les pointes inférieures, disons 8kV. De plus en plus, vous voyez ce type de protection à l'intérieur des périphériques, en particulier les périphériques périphériques comme les lecteurs RS232 et les pilotes de ligne.

Deuxièmement, lorsque vous construisez le PCB, utilisez des éclateurs, ce qui n'est rien de plus que de placer 2 tampons sur la surface du PCB, 1 étant le signal, l'autre étant un bon sol et les espaçant très près l'un de l'autre, comme 6 une part. Cela protégera contre les coups de tension plus élevés, comme 25kV. Concept assez simple, la haute tension saute le pas et va directement à la terre. Faites juste attention à la façon de les placer, aussi près du connecteur que possible avec la meilleure connexion de terre possible.

Faites également attention au processus de fabrication que vous utilisez, vous ne voulez pas que la soudure comble accidentellement l'écart.

Les lacunes peuvent être difficiles à faire sur les traces numériques et éviter de changer l'impédance, nécessite généralement de modifier la terminaison du signal après l'exécution du prototype.

Il y a un argument sur la forme appropriée du coussin, certains utilisent des demi-lunes, certains utilisent des triangles pointus avec les pointes les unes à côté des autres et certains utilisent des coussinets carrés. J'ai toujours utilisé des tampons carrés, plus la zone est proche de l'autre pad, plus les frappes répétées, l'écart survivra. Le compromis est que les pastilles carrées prendront le plus d'efforts pour s'assurer qu'il n'y a pas de pontage de soudure. La meilleure réponse est d'obtenir que votre CM n'applique pas du tout de soudure sur ces tampons, mais cela peut nécessiter un effort particulier de leur part.

marque
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Wow, le courant de fuite est un peu élevé, mais est-ce que 2mA causera généralement des problèmes? I2C est la seule chose que je vois potentiellement causer des problèmes car c'est un collecteur ouvert. J'ai des résistances 1k, donc 1k * 0,002 = une chute de 2V. Pas bon. Suis-je en train de faire ça?
Thomas O
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oui, il existe des dispositifs spécialement conçus pour protéger les lignes de données série, par exemple: st.com/stonline/products/literature/ds/13569/esdalc6v1-5p6.htm courant de fuite de 70nA, 12pF capacitance (complètement bien pour I2C) et pinces à environ 14V. De plus, un moyen simple d'ajouter une protection supplémentaire à I2C consiste à placer une résistance série sur les lignes de données et d'horloge très près de chaque circuit intégré du bus. Idéalement adapté à l'impédance de trace - impédance de sortie du pilote, qui est généralement de 7 à 9 ohms. Donc, pour une trace de 50 ohms, 41 à 43 ohms pour la résistance sont bons.
Mark
en outre, l'utilisation de la terminaison source sur I2C est une bonne idée chaque fois que vous avez beaucoup d'appareils ou que le bus sera long (comme passer par un câble). Cela minimisera les sonneries et empêchera les reflets. Vous devrez peut-être modifier les valeurs de la résistance dans un appareil assemblé au fur et à mesure que vous allez trace-> connecteur-> câble-> connecteur-> trace, ce qui à moins que vous n'ayez fait correspondre toutes ces impédances, il y aura une certaine bizarrerie dans l'impédance globale du chemin. Si le bus I2C fonctionne assez lentement par rapport à la longueur de la course, cela peut ne pas avoir d'importance du tout.
Mark
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Si vous utilisez un bus à une fréquence d'horloge où 12pF est trop important, j'espère vraiment que vous porterez une attention très particulière à l'intégrité du signal car votre fréquence d'horloge doit être très élevée. À 10Mhz avec des tractions de 1k, 100pF serait la limite de bus sans contrôle de vitesse de balayage, mais tout ce qui fonctionne aussi vite aurait un contrôle de vitesse de balayage ou serait différentiel. I2C à 400 kHz permet 400pF de capacité de bus sans contrôle de vitesse de balayage, plus est possible avec un contrôle approprié. Donc, si vous utilisez uniquement des PIC 16 bits, je doute fortement que votre bus fonctionne si rapidement que 14pF soit un gros problème.
Mark
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Sur cette partie, ça va bien. Je ne sais pas comment ils mesurent 0,15pF, je suppose que la capacité du boîtier est quelque part dans ce quartier ou plus. En réalité, lorsque vous placez ces pièces sur une carte, il y aura également une certaine inductance de plomb qui fonctionne pour contrer la capacité de la pièce. C'est pourquoi lorsque vous travaillez avec de très petites majuscules, comme 10nF, vous devez vous assurer d'utiliser le plus petit boîtier disponible pour annuler autant que possible l'effet de l'inductance du plomb.
Mark
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J'ai mis des parties similaires sur les signaux qui quittent la carte, tels que UART, Ethernet, E / S numériques. Pour les signaux intra-carte, ne vous en faites pas.

À propos des diodes internes: il y a une limite à ce que la diode prendra. Les diodes internes seront OK avec une manipulation normale. Les diodes externes protègent contre les chocs statiques plus importants «tapis à poils longs en plein hiver».

Robert
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"Tapis à poils longs en plein hiver" J'adore!
Thomas O