Dispositivos de protección ESD: ¿necesarios para MCU?

Estoy trabajando con dos chips en una placa, un dsPIC33F y un PIC24F, así como una EEPROM serial (24FC1025).

He visto estos pequeños dispositivos de protección ESD en paquetes 0603:

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

Para MCU como las que estoy usando, ¿es necesario? Las placas pueden manipularse constantemente y las interfaces externas (I2C, UART) pueden estar expuestas a ESD.

¿Los diodos internos protegerían el chip de todos modos y los harían inútiles?

Respuestas (2)

Ciertamente puede usar tales dispositivos. Por lo general, son una mala elección para cualquier cosa que tenga requisitos de uso de energía más bajos, ya que tienen una corriente de fuga alta.

También debe tener cuidado con el voltaje de sujeción, ESD de ~ 200 V puede dañar un microcontrolador, el dispositivo que vinculó tiene una especificación de 500 V máx. Asegúrese de que lo que sea que esté tratando de proteger esté realmente protegido en la medida necesaria.

Para las líneas digitales, también preste atención a la capacitancia de estos dispositivos/paquetes, ya que pueden estropear la integridad de su señal.

Lo que suelo hacer si es probable que la entrada se vea afectada por ESD, como una entrada que a menudo se conecta en el campo, es usar un enfoque doble.

Primero use un dispositivo ESD, o diodos más cerca del circuito para proteger, el tipo que usaría depende de la señal/circuito en cuestión. Esto es para proteger contra picos más bajos, digamos 8kV. Cada vez más se ve este tipo de protección dentro de los dispositivos, especialmente los dispositivos de límite como las unidades RS232 y los controladores de línea.

En segundo lugar, cuando construya la placa de circuito impreso, use espacios de chispa, que en realidad no es más que colocar 2 almohadillas en la superficie de la placa de circuito impreso, 1 es la señal, la otra es una buena conexión a tierra y se separan muy cerca una de la otra, como 6 mil. aparte. Esto protegerá contra golpes de voltaje más alto, como 25kV. Concepto bastante simple, el alto voltaje salta la brecha y va directamente a tierra. Solo tenga cuidado de cómo los coloca, lo más cerca posible del conector con la mejor conexión a tierra posible.

También preste atención al proceso de fabricación que está utilizando, no desea que la soldadura cierre accidentalmente la brecha.

Las brechas pueden ser difíciles de hacer en las huellas digitales y evitar cambiar la impedancia, generalmente requiere ajustar la terminación de la señal después de la ejecución del prototipo.

Existe cierta discusión sobre la forma adecuada de la almohadilla, algunos usan medias lunas, algunos usan triángulos puntiagudos con las puntas cerca una de la otra y algunos usan almohadillas cuadradas. Siempre he usado almohadillas cuadradas, cuanto más área esté cerca de la otra almohadilla, más golpes repetidos sobrevivirá la brecha. La compensación es que las almohadillas cuadradas requerirán el mayor esfuerzo para garantizar que no haya puentes de soldadura. La mejor respuesta es hacer que su CM no aplique soldadura a estas almohadillas, pero eso puede requerir un esfuerzo especial de su parte.

Wow, la corriente de fuga es un poco alta, pero ¿2mA generalmente causará problemas? I2C es lo único que veo que puede causar problemas, ya que es un colector abierto. Tengo resistencias de 1k, entonces 1k * 0.002 = caída de 2V. No es bueno. ¿Lo estoy haciendo bien?
sí, hay dispositivos hechos específicamente para proteger las líneas de datos en serie, por ejemplo: st.com/stonline/products/literature/ds/13569/esdalc6v1-5p6.htm corriente de fuga de 70nA, capacitancia de 12pF (completamente bien para I2C) y abrazaderas a unos 14V. Además, una manera fácil de agregar protección adicional a I2C es colocar una resistencia en serie en las líneas de datos y de reloj muy cerca de cada IC en el bus. Lo ideal es que coincida con la impedancia de traza: la impedancia de salida del controlador, que suele ser de 7 a 9 ohmios. Entonces, para un rastro de 50 ohmios, 41-43 ohmios para la resistencia es bueno.
Además, usar la terminación de fuente en I2C es una buena idea cada vez que tenga muchos dispositivos o el bus sea largo (como pasar por un cable). Minimizará el timbre y evitará los reflejos. Es posible que deba modificar los valores de la resistencia en un dispositivo ensamblado a medida que avanza en el rastreo-> conector-> cable-> conector-> rastreo, que a menos que haya igualado todas esas impedancias, habrá algo de funky en la ruta de impedancia general. Si el bus I2C funciona bastante lento en comparación con la duración del recorrido, es posible que esto no importe en absoluto.
Gracias por responder mis preguntas. También estoy trabajando con cosas de mayor velocidad (UART, y tal vez más), por lo que realmente no puedo tener 12pF de capacitancia en el bus. Pero encontré esto, uk.farnell.com/cooper-bussmann/0603esda-tr1/… , tiene una fuga <0.1nA y una capacitancia de 0.15pF; la fuga suena demasiado bajo, ¿es esto solo basura de marketing?
Si está ejecutando cualquier bus a una frecuencia de reloj en la que 12pF es demasiado significativo, realmente espero que preste mucha, mucha atención a la integridad de la señal, ya que su frecuencia de reloj debe ser muy alta. A 10Mhz con 1k pull ups, 100pF sería el límite del bus sin control de velocidad de respuesta, pero cualquier cosa que funcione tan rápido tendría control de velocidad de respuesta o sería diferencial. I2C a 400 khz permite 400 pF de capacitancia de bus sin control de velocidad de respuesta, es posible más con el control adecuado. Entonces, si solo usa PIC de 16 bits, dudo mucho que tenga un bus que funcione tan rápido que 14pF sea un gran problema.
bien, supongo que no. Gracias. No voy más rápido que 1 MHz, probablemente solo 400 kHz. El problema con ese dispositivo ESD es que es bastante grande. ¿Estaría bien el dispositivo 0603 que vinculé?
Por esa parte, se ve bien. No sé cómo miden 0.15pF, supongo que la capacitancia del paquete está en algún lugar de ese vecindario o más. En realidad, cuando coloca estas piezas en una placa, también habrá cierta cantidad de inductancia de plomo que actúa para contrarrestar la capacitancia de la pieza. Esta es la razón por la que cuando se trabaja con límites muy pequeños, como 10nF, debe asegurarse de utilizar el paquete más pequeño disponible para anular el efecto de la inductancia de plomo tanto como sea posible.
El que vinculé también tenía 5 diodos de protección, por lo que 1 SOT666 podría proteger 5 líneas de señal. 1 SOT666 es más pequeño que 5 0603 a menos que no necesite proteger tantas señales o no se puedan proteger en 1 ubicación.
Sí, los conectores están en diferentes lugares por lo que no es conveniente tener un punto para todos los diodos. Supongo que 0.15pF se mide usando puentes LCR de precisión, quizás incluso cosas de más de $ 100k, y es para señales de alta velocidad como USB 3.0 y HDMI.
No estaba cuestionando qué equipo usan, sino más bien las condiciones de prueba, ya que no estaban definidas en la hoja de datos.
Jaja, me reiría si usaran un multímetro en el rango de la tapa. ;)

Puse partes similares en las señales que salen de la placa, como UART, Ethernet, E/S digital. Para las señales dentro de la placa, no se preocupe.

Acerca de los diodos internos: hay un límite de lo que tomará el diodo. Los diodos internos estarán bien con un manejo normal. Los diodos externos protegerán contra choques estáticos más grandes de "alfombra peluda en pleno invierno".

"Alfombra de pelo largo en pleno invierno" ¡Me encanta!
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