Esta es una pregunta asombrosa porque toca dos cosas que los "principiantes" (si es posible) a menudo no tienen una buena sensación de:
- Qué tan importante es la protección y el acondicionamiento eléctrico
- Dónde colocar la protección eléctrica
Esto es lo que debes hacer:
You should protect any outgoing and incoming electrical signals that a user will touch
Cualquier línea de E / S que salga de su placa puede estar conectada a una fuente de ESD, ya sea otro dispositivo o una persona. La forma más fácil de proteger salidas puras es almacenarlas en una compuerta (muchas partes de las series 74 y 4000 para hacer esto), o en el caso de una salida analógica y una opamp. Para entradas puras, querrá usar una resistencia de la serie zener / TVS + como la forma más fácil de proteger tales líneas.
Sin embargo, también debe tener en cuenta que la mayoría, si no todos, los microcontroladores y otros dispositivos que desee utilizar tienen protección contra ESD incorporada, a veces realmente muy buena. Tienen protección tanto (micro) zener como schottky a tierra / schottky a Vcc, que básicamente se encarga de todas sus preocupaciones. Para reforzar su diseño, es posible que aún desee agregar resistencias en serie de aproximadamente 1kohm en las líneas entrantes y salientes, si esto no afecta la operación.
Una advertencia: el hecho de que todas las entradas / salidas de MCU CMOS tengan protección no significa que todas las salidas tengan esta protección. Por ejemplo, las salidas de drenaje abierto (a menudo utilizadas para periféricos I2C) son muy sensibles a ESD y requieren protección de entrada adicional.
También son muy sensibles a las ESD las líneas USB. Sin embargo, un zener estándar y especialmente un TVS no será suficiente debido a la capacidad comparativamente alta de estos dispositivos. Los buses de alta velocidad requieren diodos de protección especializados, por ejemplo, NXP PRTR5V0U4D. Estos dispositivos son solo diodos Schottky que van a los rieles de alimentación, por lo que también necesita una sobretensión para proteger la fuente de alimentación si aún no lo ha hecho.
You should protect and condition all incoming power lines
Las líneas eléctricas son, con mucho, tu peor enemigo cuando se trata de eventos destructivos. Por supuesto, un mal funcionamiento en su tarjeta puede hacer que fluya un exceso de corriente y provocar incendios, para eso utilizamos los fusibles. Siempre fusione sus tableros si espera que tal escenario sea posible. No es probable, solo la posibilidad es suficiente. No se preocupe por la clasificación de los fusibles, no es necesario que esté bien ajustado al sorteo actual esperado de su tablero. La única función de los fusibles es prevenir incendios , ¡así que asegúrate de que lo haga!
Sin embargo, la alta corriente continua no es lo único que puede suceder con las líneas eléctricas. Las líneas eléctricas entrantes son a menudo cables largos con alta inductancia asociada, a menudo del orden de µH o decenas de µH. Si tiene una aplicación que consume 1A, esto significa que en estado estacionario, esta inductancia (parásita) contendrá \ $ E = \ frac {1} {2} LI ^ 2 \ $, que estará en el orden de µJ con esto Línea eléctrica. Si un usuario ahora desconecta repentinamente la línea de alimentación, la ruta actual se rompe, pero aún existe esta energía en la línea de alimentación que necesita perder. La forma en que se descarga esta energía es a través de una chispa que ocurre justo después de desconectar el dispositivo; es probable que haya visto esta chispa 'inductiva' antes de conectar o desconectar dispositivos. Aunque a menudo es solo entre 1 y 100 µJ de energía, cuando se descarga en un bus de baja capacitancia, esto puede causar picos de alto voltaje peligrosos que dañan la microelectrónica.
Esta es la razón por la cual en las líneas eléctricas, es recomendable incluir un TVS o MOV. Por supuesto, alguna capacitancia a granel también es muy bienvenida.
On-board protection and conditioning is very seldomly necessary
Los principiantes a menudo se vuelven completamente locos con fusibles y dispositivos de protección en todas partes. Esto no es necesario, especialmente si no hay forma de que un usuario u otra fuente de ESD toque estas líneas. Lo mismo ocurre con la protección EMI: a menudo no es necesario, y si tiene un problema EMI, generalmente existen mejores formas de resolverlos (como disminuir la impedancia de la fuente / carga con la terminación o el almacenamiento en búfer).