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[参考译文] ESD351:使用 ESD351设计保护电路

Guru**** 666260 points
Other Parts Discussed in Thread: ESD351, TPD1E10B06-Q1, TVS0500
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1001573/esd351-designing-protection-circuit-using-esd351

器件型号:ESD351
主题中讨论的其他器件: TPD1E10B06-Q1TVS0500

您好!  

我是 ESD 保护领域的初学者、需要 TI 的支持来选择合适的 ESD 保护组件并设计电路。  

设置:

外部信号作为 uC (F280049C) GPIO 引脚的输入。 该信号不是高速信号。  连接器 引脚上有一个电阻分压器、可将电平降低至3.3V、然后连接到 uC 的 GPIO 引脚。

应用:

汽车电动汽车(外部信号来自线束)

要求:  

针对这个 GPIO 引脚的 ESD 保护。 现在、我已经介绍了 TI 的 ESD 基本系列、我了解了各种 IEC 61000标准。 但我无法设计 ESD 保护电路。 因此、我在下面发布了几个问题。  

1.我了解我需要符合 IEC 61000-4-2级别4的要求。 但我不确定需要达到哪种级别才能获得 IEC 61000-4-5浪涌保护。 我找不到相关信息。 根据您的经验、您能告诉我 IEC 61000-4-5所需的等级是多少?  

2.我计划使用 ESD351。 但对于8/20us 浪涌、它只有6A 的额定值。 因此、我的计划是在 CONN 引脚和 ESD351之间使用串联电阻器。 这应该会在更高的浪涌期间减少流入 ESD531的电流。 这是个好主意吗?  

   a:由于电阻器上的电压较高、因此我需要选择哪种电阻器?  

   b. ESD351在16A 时的钳位电压为6.5V。 这个6.5V 电压是否会损坏 GPIO 引脚、或者我是否还需要在 ESD351和 GPIO 引脚之间添加一个串联电阻器?  

那么、这种安排是否起作用:

连接器引脚->电阻器-> ESD351 ->电阻器-> GPIO 引脚

或者是否有更好的安排通常使用?  

另一种安排是在电源轨上使用串联电阻器、然后使用肖特基保护二极管。 哪种保护设计更适合此特定应用- TVS 或肖特基?  

4.肖特基创意是否符合 IEC 标准? 您对此有何看法?   

如果您可以详细回答这些问题、以便更好地理解、那将会是一件很好的事情。 感谢你能抽出时间。  

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Rushi、

    感谢您使用 E2E! 请在下面查看我对您问题的回答:

    1) 在本答案的末尾、我将链接一些进入 IEC 61000-4-5的文档。 对于数据线路浪涌保护、您需要查看42欧姆 REQ 的额定值、这是我们所有浪涌额定值的规格。 ESD351具有6A 的浪涌额定值、因此可承受252V (峰值)的浪涌事件。 有关 更多详细信息、请参阅《揭秘浪涌保护》和我们的 IEC 61000测试论文。 此外、我们的培训页面上还提供了《揭秘浪涌保护》视频系列。  

    2) 如果这是汽车应用、您是否需要符合 AEC Q101标准的器件? 以下是我们所有通过汽车认证的器件(Q1): https://www.ti.com/interface/circuit-protection/esd-protection-and-tvs-surge-diodes/products.html#p1498=Automotive 。 我建议将 TPD1E10B06-Q1用于汽车 GPIO。 话虽如此、串联电阻有助于减少浪涌事件的影响、因为它不会在正常运行期间影响信号完整性。  

    a)我不确定不同类型的电阻器、但您至少需要一个与所需保护的额定功率相匹配的电阻器。  

    b.)虽然钳位电压高于 MC 的绝对最大值、但这并不一定意味着瞬态电压稍高会损坏它。 这些器件上的绝对最大额定值适用于恒定直流电压、而不是瞬变。 找出这一点的唯一方法是在 GPIO 引脚上运行 TLP 曲线、看看它在哪个瞬态电压下发生故障。 话虽如此、如果 您的信号能够处理、则二极管后面的另一个串联电阻器会增加额外的保护。  

    3) 虽然肖特基转向方法是另一种有效的方法、但您可能会损坏连接到该电源轨的其他电路以及电源本身。 有关类似情况、请参阅本文档第23页: https://www.ti.com/lit/ml/slyt562/slyt562.pdf 

    4) 不可以、因为二极管实际上不提供任何保护、只提供转向。

    如果您需要对这些项目中的任何一项进行任何澄清、请告诉我。

    此致、

    Matt  

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好、Matt、  

    感谢您的详细回答。 后续问题如下:  

    如您所述 、TPD1E10B06-Q1的额定电流为6A、可通过42 Ω 电阻器维持高达252V 的峰值浪涌。 因此, 应该注意的是,TPD1E10B06-Q1无法通过 IEC 61000-4-5 1级(1KV)标准吗?  

    2.我可以在连接器引脚和 TPD1E10B06-Q1之间使用串联电阻器。 在这种情况下、电流会减小、这可能有助于通过上述标准。 但在这种情况下、是否最好使用 SMAJ5.0A 或 TVS0500等单个器件?  

    使用 TVS0500与 SMAJ5.0A 相比有哪些优势?  

    这一切都适用于信号线。 例如5V 或12V 电源线、这些电源线连接到外部接线线束、  

    4、IEC 61000-4-5的串联电阻是0欧姆还是10欧姆? 我已经浏览过您在答案中建议的文档、但我不确定要为哪个正确的耦合电阻器评分?  

    5.您能推荐5V 电源保护器件吗?  

    谢谢

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    您好、Rushi、

    1) 没错。 这主要是 ESD 器件、因此浪涌额定值不会那么高。 此外、IEC 61000-4-5 1级为500V  

    2) 通常、最好使用单个器件而不是两个器件、以节省布板空间/ BOM 成本。 但是、您主要关注的是浪涌保护还是 ESD 保护?

    3) 我相信 TVS0500优于 SMAJ5.0A。 我们有几个应用手册、其中重点介绍了与 SMA 系列相比、使用 TVS 系列器件的优势、请访问 :https://www.ti.com/lit/an/slva979/slva979.pdf?ts=1621346096409&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Finterface%252Fcircuit-protection%252Fesd-protection-and-tvs-surge-diodes%252Ftechnical-documents.html

    https://www.ti.com/lit/an/slva930/slva930.pdf?ts=1621346109120&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Finterface%252Fcircuit-protection%252Fesd-protection-and-tvs-surge-diodes%252Ftechnical-documents.html 

    https://www.ti.com/lit/an/slvae53/slvae53.pdf?ts=1621346826876&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Finterface%252Fcircuit-protection%252Fesd-protection-and-tvs-surge-diodes%252Ftechnical-documents.html 

    需要注意的一点是、这些器件都不符合汽车标准。  

    4) 测试中的电阻器表示用户应用中网络的特性阻抗。 源阻抗为2欧姆、耦合网络阻抗为0、10或40欧姆。 对于数据线路、耦合网络阻抗将为40欧姆、总共需要42欧姆(请参阅文档的第6页)。 在您的应用中、此电阻器本质上已经存在、因此您无需添加额外的电阻器。  

    5) 对于非汽车应用、我将使用 TVS0500。 对于汽车、我会使用 TPD1E10B06-Q1、因为我们目前没有任何汽车 TVS 器件。  

    此致、

    Matt Smith  

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    您好、Matt、  

    感谢您的回答。 只有一个问题与第4点和第5点有关。  

    连接器引脚上有一条数据线连接到 GPIO。 但也有一个5V 电源线。 例如、为编码器提供5V 输入、编码器的输出进入 uC。 我知道编码器的输出是一条数据线、将使用40欧姆耦合阻抗。 但为该编码器供电的5V 电压会怎样呢? 这也算作数据线还是低压电源线?  

    此外、我还将查看汽车级器件并使用它们。 感谢您指出这一点。  

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    您好、Rushi、

    通常、对于电力线、浪涌仅应用2欧姆源电阻、无其他耦合。 但是、您需要检查系统是否存在特定的浪涌要求。 它可能取决于许多因素、例如电线长度、电线接近度、电线是否从建筑物中出口等

    此致、

    Matt Smith