Protección de voltaje transitorio de un circuito automotriz

Soy estudiante de ingeniería electrónica y estoy realizando un proyecto en el que estoy diseñando un circuito que se utilizará en aplicaciones automotrices. Más específicamente, contiene un controlador PIC que tiene 16 entradas digitales/analógicas. También tiene 16 salidas que controlarán dispositivos de 24V. También dispone de CANbus para conectar varios de estos dispositivos entre sí. Tengo problemas para comprender a qué tipo de voltajes transitorios podría estar expuesto el circuito. Dado que este circuito podría usarse como un colector de datos, por ejemplo, lectura de sensor de temperatura o como un controlador en el que un operador puede presionar botones que controlan otra unidad a través de canbus, imagino que podría haber diferentes tipos de transitorios que debo considerar. Muchos dispositivos TVS declaran conformidad con los estándares IEC 61000. Mi plan inicial era usar una matriz de TVS lo más cerca posible del terminal del conector de entrada en la pcb. Pero como he leído más, no estoy muy seguro de si puedo usar arreglos de TVS. La mayoría de estas matrices están diseñadas para líneas de datos de alta velocidad y no para MCU GPIO. Los requisitos de las líneas de entrada son 5V,4-20mA. La MCU puede manejar un máximo de 5,3 V, 25 mA en cada pin. Pero esta matriz de TVS está diseñada para corrientes muy pequeñas (?). Y también tengo miedo de que puedan perturbar la lectura de ADC (?).

Ejemplo de evento de ESD que se me ocurre: El operador sale del vehículo y lleva una carga. No se descarga hasta que toca los botones de un controlador que podría estar dentro de un chasis de plástico.

No soy el que diseña el panel de botones, pero debería poder proporcionar recomendaciones que protegerán el controlador. ¿Qué me hace pensar si debería recomendar protección en cada botón?

Estoy usando un transceptor Can que aísla el lado del bus del lado de la MCU. También estoy usando un convertidor CC-CC para alimentar los dispositivos de 5 V que aíslan hasta 1500 V, lo que debería ser suficiente protección contra las sobrecargas de energía provenientes de la batería de 24 V en el camión.

Si alguien pudiera ayudarme en el camino correcto, estaría muy agradecido.

He tratado de elaborar mi problema lo mejor que puedo. Espero que esté claro.

Si su dispositivo se alimenta del bus de batería de 12 V (o cualquier bus alimentado por batería en un automóvil), asegúrese de leer sobre la forma de onda de descarga de carga del alternador.
Gracias por esa información. Me aseguraré de obtener información sobre la forma de onda de volcado de carga.

Respuestas (1)

Normalmente se detectaría un bucle de corriente de 4 a 20 mA , no se forzaría en un pin del controlador (así es como estoy leyendo su publicación).

Pero como he leído más, no estoy muy seguro de si puedo usar arreglos de TVS. La mayoría de estas matrices están diseñadas para líneas de datos de alta velocidad y no para MCU GPIO.

Los arreglos TVS para líneas de datos de alta velocidad tienen un rendimiento muy alto porque tienen una capacitancia extremadamente baja y deberían funcionar bien para los pines MCU, pero tiene la opción de usar dispositivos de menor velocidad, por lo que lo primero es definir lo que necesita para proteger y de qué (que es un poco confuso en su pregunta) y luego elija un dispositivo apropiado.

Es difícil brindar más orientación sobre la protección ESD sin más detalles (un diagrama de arquitectura a nivel del sistema, o incluso mejor, un esquema con el tipo esperado de interfaces (hay un widget de editor de esquemas en la barra de herramientas de edición).

Estoy usando un transceptor Can que aísla el lado del bus del lado de la MCU. También estoy usando un convertidor CC-CC para alimentar los dispositivos de 5 V que aíslan hasta 1500 V, lo que debería ser suficiente protección contra las sobrecargas de energía provenientes de la batería de 24 V en el camión.

No sé en qué país se encuentra, pero el estándar internacional más reciente para aplicaciones de vehículos no conmutados es ISO16750 , que debería brindarle suficiente orientación sobre si ha tomado las precauciones correctas.

Hola. Muchas gracias por la referencia a esa norma ISO. Soy de Noruega. Sí, tiene razón sobre la detección de corriente. Lo que quiero proteger es el microcontrolador de la descarga electrostática. Se espera que esta descarga provenga de un humano que toca algunos botones conectados por cable a las líneas de entrada de los microcontroladores en la placa de circuito impreso. En términos generales, las entradas de la mcu solo se utilizarán para detectar pulsaciones de botones y también para realizar conversiones de valores analógicos a digitales de, por ejemplo, sensores de temperatura y potenciómetros. Intentaré hacer un esquema. Entonces, ese tipo de matriz funcionaría, pero ¿es "exagerado"?
Mi idea inicial fue reducir el número de componentes mediante el uso de una matriz. Además, el transceptor de lata es ADM3052 de dispositivos analógicos. He estado leyendo sobre esto antes: st.com/web/en/resource/technical/document/application_note/… Leeré la otra información que proporcionó en su respuesta.