Protección ESD para líneas eléctricas que usan condensadores

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He oído que un condensador puede proteger una línea de alimentación de CC de los voltajes transitorios producidos por un evento ESD. Lamentablemente no entiendo cómo funciona en detalle. Se agradecería si alguien pudiera responder las siguientes preguntas.

Para las preguntas seleccioné un producto de ejemplo cuyas especificaciones son 0.01uF, 25V.

(1) principio básico
La tensión transitoria es desviada por el condensador. Esta protección funciona para transitorios positivos o negativos. Se pasa un voltaje transitorio negativo de GND a VCC a través del capacitor, de modo que la diferencia de potencial entre VCC y GND sigue siendo pequeña. ¿Estoy en lo correcto?

(2) voltaje máximo que un capacitor resiste
El producto de ejemplo tiene un voltaje nominal de 25V. Esto significaría que el condensador puede soportar hasta 25V. Entonces, ¿es posible que el producto proteja las líneas eléctricas de un pico de voltaje de 8kV?

(3) voltaje resultante en la línea eléctrica
Los diodos de TVS tienen una clasificación llamada voltaje de sujeción. Para un condensador, ¿puede asumir que la tensión de sujeción es solo la tensión de alimentación de CC?

(4) ¿Protegería dicho condensador la línea de alimentación de 3.3 V CC con éxito contra cualquier tipo de evento ESD que incluya el modelo del cuerpo humano, el modelo de dispositivo cargado?

    
pregunta Nownuri

2 respuestas

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ESD cargará el condensador. Aquí hay un modelo LTspice para una fuente ESD .

La parte notable de este modelo es que está cargando una fuente de 150pF y 8pF y luego la descarga a través de una R y una L; El monto total de cargo relacionado con el evento ESD es limitado debido a esto. Es por eso que un condensador que puede responder con suficiente velocidad puede absorber el evento ESD sin crear un aumento excesivo en el voltaje.

Si quiere tener cuidado, sugeriría que simule su nivel de ESD (el enlace incluye una condición inicial para cada nivel de IEC) con el modelo para la capacitancia que desea incluir. Eso debería capturar el aumento total que verás.

    
respondido por el Zekhariah
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El actual Human Body Model (HBM) for Electrostatic Discharge (ESD) 30A para ~ 2ns (algunos son peores, pero en general las personas realizan pruebas para 6kV o 8kV). Luego hay un pico adicional de 10A para aproximadamente 30 ns. Pero hablemos del primero.

Eso es 30 * 2e-9 = 60e-9 Coulombs de descarga estática

Si el capacitor está cargado hasta 3.3V, hay ~ 500e-9 Couloumbs en el capacitor

$$ \ frac {1} {2} \ frac {Q ^ 2} {C} = \ frac {1} {2} QV ^ 2 $$

o

$$ \ frac {Q} {C} = V ^ 2 $$

Entonces, si tiene 540e-9 Coulombs, y agregue un adicional de 60e-9 Coulombs y 0.01uF para la capacitancia que obtiene ~ 8V, lo que podría matar su electrónica. Lo que estoy tratando de mostrar es que un capacitor no es una manera excelente de manejar los eventos ESD, una mejor manera es un diodo de TVS. La mejor manera es diseñar su producto para desviar cualquier evento de ESD potencial lejos de la electrónica a través de un chasis o protector.

Si tiene entradas al mundo exterior en su PCB, use un esquema de protección (YMMV, según su fuente, y la impedancia del sumidero o el tipo de sensor que tenga). Los conceptos más importantes son los diodos y la resistencia en serie.

Fuente: enlace

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Ejemplo de TVS para poder: Fuente: enlace

    
respondido por el laptop2d

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