¿Cómo proteger una entrada de ESD?

Me gustaría proteger la entrada de un sensor (referencia: MAX30001) de ESD.

En la hoja de datos, dicen que la clasificación máxima absoluta de esta entrada es -0.3 V < V entrada < 2 V.

¿Tengo que respetar estrictamente el intervalo dado? Si es así, no sé cómo hacerlo.

Si pongo un Zener simple como este:

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El voltaje de la entrada estaría entre -V directo y +V ruptura . Problema: los voltajes directos de los diodos Zener son de 0,7 V y no puedo encontrar un voltaje de ruptura por debajo de 3 V.

Si pongo dos diodos de sujeción como este:

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El voltaje de la entrada estaría entre -V adelante y V dd + V adelante . Problema: V dd es 1,8 V y no puedo encontrar diodos con un voltaje directo de 0,2 V. ¿Qué diodo de sujeción usamos normalmente? diodos schottky?

¿Qué otras soluciones tengo?

Gracias. :)

¿Podría dar un esquema de dónde se colocan las entradas que desea proteger?
Diodos en serie que sujetan en polarización directa. También existen diodos TVS. Similar a los zeners. Pero por los sonidos de su aplicación, la fuga podría arruinar las cosas.
¿Por qué la protección ESD integrada no es suficiente? ¿Has comprobado cuánto ya puede tolerar? ¿Cuánta protección necesitas?
@justme Ah, sí, ya tiene protección ESD, y no solo para el manejo durante la fabricación

Respuestas (2)

¿Qué otras soluciones tengo?

Dado que la hoja de datos dice esto: -

Corriente máxima en cualquier pin ...........................................±50mA

Le da un margen de maniobra para agregar una resistencia en serie con el pin de entrada.

Pero también necesita saber qué tan grande se puede usar una resistencia y hay una pista en la página 14: -

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Por lo tanto, estimo que las entradas son de al menos 50 MΩ y, por lo tanto, 1 kΩ en serie con cada entrada no tendrá una gran implicación en el rendimiento.

¿Cómo proteger una entrada de ESD?

Entonces, a una corriente máxima de 50 mA, la caída de voltaje a través de 1 kΩ es de 50 voltios, es decir, mucho margen para agregar un TVS de 10 voltios o 20 voltios en el lado sin chip de la resistencia de entrada. No usaría un zener: use una matriz de TVS o TVS adecuadamente especificada para proteger contra ESD.

Y, como señala @Justme, el dispositivo tiene el siguiente nivel de protección ESD incorporado: -

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La nota 10 dice: prueba ESD realizada con una resistencia en serie de 1 kΩ diseñada para soportar una sobretensión de 8 kV.

Entonces, supongo que 1 kΩ (como deduje arriba) es perfectamente sensato. Sin embargo, dado que he sugerido usar un TVS externo frente a 1 kΩ, no es necesario que la resistencia tenga una clasificación de 8 kV: -

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La hoja de datos también especifica cuánta ESD puede soportar el dispositivo con una resistencia de 1k.
Ah lo hace Eso es genial @Justme
No, la resistencia no necesita tener una clasificación de 8 kV. Eso es si desea igualar el voltaje máximo del diodo TVS y aún tener corriente cruzándolo para activar el sensor. Pero cualquier resistencia agregaría una protección. El objetivo de esta resistencia es evitar que la corriente llegue al ic antes de que el diodo TVS comience a bloquearse. Idealmente, ninguna corriente debería tener tiempo para cruzar la resistencia. También puedes usar 10k. El valor solo está limitado a la sensibilidad del sensor ic. Dado que la impedancia ya está por encima de los 50M, 10K no hará mucha diferencia. Quizás 100K también.
Hay algo que no entiendo. Con el circuito de protección que mostró, si ocurre una ESD de +8 kV, ¿cómo sé la corriente que fluirá en la resistencia y la caída de voltaje en la resistencia? Con un TVS de 3V, la corriente no puede ser mayor que: I = U/R = 3/1000 = 3 mA, pero es el límite superior, ¿cómo puedo estar seguro de que la caída de voltaje será lo suficientemente alta para garantizar que el voltaje en la entrada está por debajo de 2 V?
@JackOfHearts En primer lugar, el voltaje de entrada máximo es de +2,3 voltios y, con este voltaje en una entrada, desea evitar que fluyan más de 50 mA (es decir, el voltaje del pin de entrada aumenta 0,3 voltios por encima del AVdd y los diodos internos comienzan a sujetarse ). 50 mA se menciona en la sección AMR Por cierto, y si se excede, tendrá problemas. Entonces, si asume que el voltaje del pin de entrada es máximo, es decir, 2.3 voltios y hay una resistencia en serie de 1 kohm que lo protege, ¿qué voltaje (Vmax) podría tolerar en la entrada de la resistencia antes de que fluyan 50 mA? En otras palabras, reorganizar (Vmax - 2.3)/50 mA para obtener 1000 ohmios...
.... entonces Vmax = 52.3 voltios. Ese es el voltaje máximo que podría tener que conectar a tierra en la entrada de la resistencia antes de que se excedan los AMR. Así que elige un TVS de (digamos) 10 voltios y se mantiene alejado. Con 10 voltios siendo Vmax en un lado de la resistencia y 2,3 voltios en el otro lado, la caída de voltaje es de 7,7 voltios y esto significa una corriente (en el peor de los casos) de 7,7 mA en el circuito de entrada.
Muchas gracias, ahora está más claro, solo me falta un punto: ¿por qué podemos considerar que el voltaje del pin de entrada del IC es de 2.3 V? ¿Por qué no otra cosa? ¿Es porque cuando ocurre una ESD, el diodo de sujeción interno está conduciendo, por lo que impone 2.3 V? Además, el objetivo de permanecer entre -0,3 V y 2,3 V es evitar que los diodos internos del componente se bloqueen, ¿es así? Por qué es un problema ?
@JackOfHearts sí, el diodo de sujeción interno comienza a activarse y debemos mantener esa corriente muy por debajo de 50 mA. Si permitimos que las abrazaderas internas tengan demasiada corriente, el chip puede engancharse y autodestruirse.

Si las clasificaciones máximas absolutas son "-0.3 V < Vinput < 2 V", deberá asegurarse de que el voltaje siempre esté dentro de estos límites.

En primer lugar, trataría de encontrar algunos circuitos integrados de protección ESD listos para usar o paquetes de diodos TVS para la categoría de voltaje.

Para la protección de la potencia de entrada, puede colocar una perla de ferrita con protección ESD en ambos lados, para dificultar que la señal rápida ESD penetre la alta impedancia de la perla de ferrita. También puede usar una resistencia (con el mismo principio) si puede tolerar la potencia de disipación, solo la usaría en dispositivos de baja potencia. Sin embargo, tenga en cuenta que la resistencia puede manejar la potencia máxima de Puls cuando el dispositivo está encendido hasta que se carga el condensador de desacoplamiento.

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