¿Es seguro descargar instantáneamente 100nF 5V a través de una compuerta HC CMOS?

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Considere el circuito clásico de "estiramiento de pulso" que se muestra en Fairchild AN-140 , Figura 12.

Cuando la primera compuerta baja, la corriente de descarga instantánea del condensador excederá fácilmente el valor máximo absoluto para la corriente de sumidero de la compuerta. Por supuesto, el valor máximo absoluto suele ser una clasificación de CC, y la puerta puede soportar corrientes mucho más altas durante períodos cortos. Supongo que este es el efecto en el que se basa este circuito para una operación exitosa a largo plazo.

¿Cómo puedo determinar si es seguro descargar instantáneamente 100nF 5V a través de una puerta HC CMOS sin una resistencia limitadora de corriente? Supongo que eso es lo que el autor está tratando de establecer con la ecuación "ASEGÚRESE DE QUE" debajo de la Figura 12. Sin embargo, no entiendo por qué esa ecuación depende de "t", y parece fallar para cualquier valor razonable de "C" de todos modos.

    
pregunta The Whole Hog

2 respuestas

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Esta es una pregunta SAFE_OPERATING_AREA (pulso). La resistencia térmica del silicio, con un grosor de 1 milímetro, es de 11,4 milisegundos. Si el evento de calentamiento es de o menos de 11,4 milisegundos, el calor permanece dentro del dado, ni siquiera ha alcanzado la bandera / paleta de metal debajo del dado.

¿Qué tan rápido se descarga el 0.1UF? El Requiv es 5v / 50mA == 100 ohms. El tiempo de RC es de 100 ohm * 0.1uF, o 10 microsegundos. En ese momento, el calor permanece mayormente dentro de los 30 micrones superiores del silicio, y está a al menos 70 micrones de la bandera / paleta. [10u cube tau 1.14uS, 100u cube tau 114 uS]

Permite usar un volumen de 30 * 30 * 30 micrones, o aproximadamente 30,000 micrones cúbicos. Usando 1.6 picoJoule / micron ^ 3 * Deg C, escalado en 30,000, encontramos el calor específico de nuestro cubo: 50,000 picoJoule o 50 nanoJoule / 30micron ^ 3 * degC.

La energía almacenada en la tapa es 1/2 * C * V ^ 2 = 1.25 microJoules. Divida esto por 50 nanoJoule y obtendremos un aumento de 25 grados C durante la descarga de 10 uS.

Para esta respuesta, con todo el calor atrapado dentro del silicio, el calor no ha tenido tiempo ni siquiera de alcanzar la bandera / paleta inferior.

    
respondido por el analogsystemsrf
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¿Cómo puedo determinar si es seguro descargar de forma instantánea 100nF 5V a través de una puerta HC CMOS sin una resistencia limitadora de corriente?

El condensador se descargará a través de la resistencia del MOSFET, por lo que la descarga no será instantánea.

Si tuviera que descargar algo sobre unas pocas UF, usaría una resistencia. De lo contrario está bien ir desnudo.

    
respondido por el dannyf

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