J'entre enfin dans la conception de circuits imprimés simples pour mes projets personnels et je m'inquiète de la protection ESD sur les parties exposées de ma carte comme les ports USB. Je sais comment fonctionnent les bracelets et je comprends des choses comme les diodes de serrage sur les entrées IC CMOS modernes (et beaucoup d'articles que j'ai trouvés essentiellement ne parlent que de ces choses), mais je suis plus curieux à propos des dispositifs de protection ESD discrets. Comment dois-je les choisir et les utiliser? Des tutoriels généraux qui discutent du spectre des appareils et comment les appliquer? J'ai trouvé de très bons articles sur le fonctionnement, par exemple, des TVS, mais dans quelles situations sont-ils une solution appropriée, pourquoi les choisirais-je par rapport à d'autres appareils, etc.
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Réponses:
C'est une question géniale car elle touche à deux choses que les `` débutants '' (si je peux) n'ont souvent pas un bon pressentiment:
Voici ce que vous devriez faire:
Toutes les lignes d'E / S qui sortent de votre carte peuvent être connectées à une source d'ESD - que ce soit un autre appareil ou une personne. Le moyen le plus simple de protéger les sorties pures est de les mettre en mémoire tampon avec un gate (beaucoup de pièces des séries 74 et 4000 pour ce faire), ou dans le cas d'une sortie analogique un ampli op. Pour les entrées pures, vous souhaiterez utiliser une résistance série zener / TVS + comme moyen le plus simple de protéger de telles lignes.
Cependant, vous devez également garder à l'esprit que la plupart, sinon la totalité, des microcontrôleurs et autres appareils que vous voudrez peut-être utiliser ont une protection ESD intégrée, parfois vraiment de très bonnes choses. Ils ont à la fois une protection (micro) zener et schottky à la terre / schottky à Vcc, qui prend essentiellement en charge tous vos soucis. Afin de renforcer votre conception, vous pouvez toujours ajouter des résistances en série d'environ 1 kohm sur les lignes sortantes et entrantes - si cela n'affecte pas le fonctionnement.
Un mot d'avertissement: le fait que toutes les entrées / sorties MCU CMOS soient protégées ne signifie pas que toutes les sorties ont cette protection. Par exemple, les sorties à drain ouvert (souvent utilisées pour les périphériques I2C) sont notoirement sensibles aux ESD et nécessitent une protection d'entrée supplémentaire.
Les lignes USB sont également très sensibles aux ESD. Cependant, un zener standard de tourbière et surtout un TVS ne suffiront pas en raison de la capacité relativement élevée de ces appareils. Les bus à grande vitesse nécessitent des diodes de protection spécialisées, par exemple NXP PRTR5V0U4D. Ces appareils ne sont que des diodes schottky allant vers vos rails d'alimentation, vous devez donc également protéger les surtensions si vous ne l'avez pas déjà fait!
Les lignes électriques sont de loin votre pire ennemi en ce qui concerne les événements destructeurs. Bien sûr, un dysfonctionnement de votre carte peut provoquer un excès de courant et provoquer des incendies - c'est pourquoi nous utilisons des fusibles. Faites toujours fondre vos planches si vous vous attendez à ce qu'un tel scénario soit possible. Peu probable - juste la possibilité est suffisante. Ne vous inquiétez pas du calibre du fusible, il n'a pas besoin d'être étroitement adapté au tirage actuel attendu de votre carte. La seule fonction des fusibles est de prévenir les incendies , alors assurez-vous qu'ils le font!
C'est pourquoi sur les lignes électriques, un TVS ou MOV est une bonne pratique à inclure. Bien sûr, une certaine capacité en vrac est également la bienvenue.
Les débutants deviennent souvent complètement fous avec des fusibles et des dispositifs de protection partout. Ce n'est pas nécessaire, surtout s'il n'y a aucun moyen qu'un utilisateur ou une autre source d'ESD touche ces lignes. Il en va de même pour la protection EMI - souvent tout simplement pas nécessaire, et si vous avez un problème EMI, il existe généralement de meilleures façons de le résoudre (comme la diminution de l'impédance source / charge avec terminaison ou mise en mémoire tampon).
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