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[参考译文] TSD05C：采用5.5V AMR 的 MCU 的 GPIO 保护

admin
Guru**** 1821780 points
Other Parts Discussed in Thread: TLV9062, TSD05C, AM26C31, TCA9803, TMP61-Q1, ESDS314, ESDS312
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/1288521/tsd05c-gpio-protection-of-mcu-with-5-5v-amr

器件型号：TSD05C
主题中讨论的其他器件： AM26C31、 TCA9803、TLV9062、 TMP61-Q1、 ESDS314、ESDS312

您好！

我们需要保护 GPIO 引脚免受来自工业环境中电机周围的长电缆(电感式接近传感器信号)的影响。

除了使用数字隔离器、我们还考虑使用成本更低且相对平衡的风险解决方案、例如 用于钳制浪涌(61000-4-5 2类)和 EFT (61000-4-4 4 4类)的 TSD05C

我不确定：

  1.  TSD05C 的更高钳位电压、即+14V
  2.  TSD05C 的更高击穿电压、为+/-8V

上述两个关键电压电平都远高于 MCU GPIO 引脚的 AMR。 现在我知道 AMR 的额定值是恒定直流电压和瞬态的、那么我们可能会有稍高的电压-但我不确定我们可以处理多高的电压、  鉴于其钳位电压和击穿电压、该 TSD05C 是否足以提供典型的 MCU GPIO 保护？

请建议,如果不是,我们可以使用哪种其他保护?

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的  Shreeneet：

    您能否提供您使用的 MCU 的 GPN？ 这将帮助我找到适合您的应用的器件。

    此外、您能否提供 GPIO 引脚上的数据传输速度？  

    此致、

    J·普拉盛

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    您好 ：

    最大数据传输适用于两种类型：

    1. 编码器输入信号为2kHz
    2. 对于 I2C 以及 SPI 数据线、频率高达400kHz

    这两根电缆通常约为3-5m、对于 SPI、我们使用 AM26C31/32将单端转换为差分、 对于 I2C、我们使用 TCA9803作为缓冲器和 RTA、并计划通过确保除 MCU GPIO 引脚之外的这些器件是安全或相对安全的、来提高系统可靠性和稳健性。

    除这些外、电缆应为 CAT6e 电缆、并在一端正确接地。

    您能解释一下 MCU 的 GPN 是什么意思吗？ 我们要使用的 MCU 是带有3.3V 电源的 STM32G0系列、引脚是 所有 STM32上的5V 容限引脚。

    分享以便您参考：

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的  Shreeneet：

    感谢您提供 所有这些信息！

    GPN 是指 MCU 的器件型号、您之前提到过 STM32G0系列。

    先前提到 AMR 时、您是指输入引脚具有恒定电压、还是这就是测量的方式？ 此外、您能否共享 GPIO 引脚的 AMR 值？ 或者、这些值是否是数据表的表20中列出的绝对最大值？

    如果有任何混淆、我们深表歉意！

    此致、

    J·普拉盛

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    Josh、您好！

    当然、MCU 是 STM32G0B0RET6。

    否、恒定电压应为3.3V、任何高于3.3V 的电压都是瞬态事件。

    是的、我分享的表20和21是 GPIO 的 AMR 值。

    我们的用例基本上有2个直接 GPIO (高达2kHz)和外设元件(高达400kHz)需要连接到 GPIO、以下列出了这些元件供您参考：

    • 我们需要保护数字输入 GPIO 引脚(直接)
    • 在衰减器 缓冲器配置中、5.5V TMP61-Q1的模拟输入引脚进入 TLV9062 -两端都需要保护 TMP61-Q1侧以及与模拟输入(外设)连接的 TLV9062。
    • 我们需要保护 AM26C31/32现场电缆侧 引脚(外设)
    • 我们需要保护 TCA9803现场电缆 侧引脚(外设)
    • 电源输入需要保护 LDO (将5V 转换为3.3V、并在其输入端接受最大5.5V)

    理想情况下、我们需要一个钳位电压 约为5.5V 至7V 的 TVS 二极管、假设61000-4-4和4-5浪涌是持续时间为微秒的瞬变。

    对于61000-4-5浪涌保护、我们需要具有最小25A 额定电流的3类或至少2类保护。

    对于61000-4-4 EFT、我们需要4类保护。

    请告诉我这些输入是否澄清了用例。

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Shreeneet：

    最适合该用途的器件是 ESDS314 (4通道)或 ESDS312 (2通道)。 这些器件符合上述61000-4-4/5测试要求、以及钳位电压要求。 请查看下图、比较规格：

    虽然列出的钳位电压不同、但它们只是处于不同的 TLP 值。 请参阅此数据表摘录：

    请注意、这些器件使用相同的数据表、因为唯一的区别是引脚功能。  

    如果您有任何其他问题、敬请告知！

    此致、

    J·普拉盛

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    Josh、您好！

    感谢您的建议和意见。

    您认为我们是否应考虑使用双向 TVS 二极管？ 我们如何选择单向/双向二极管？

    尽管电压电平应该始终是单极的、但关于 TVS 二极管的这一方面、您能提供一些指导吗？

    对于给定用例中的双向 TVS 二极管、建议2作为单向 ESD314/312的替代方案、最有用。

    此致。

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Shreeneet：

    如果这些引脚上没有出现负电压的威胁、单向将能够防止出现预期的瞬变。 如果可能存在负电压、则需要一个双向二极管来正确保护系统。 如果您想了解有关这方面的更多信息、可以在 第3-4页的"系统级 ESD 电路保护设计注意事项"指南中的"如何保护系统免受 ESD 事件影响"部分下找到更多信息。

    如果 我能为您回答其他问题、请告诉我！

    此致、

    J·普拉盛

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    您好 ：

    感谢您分享这篇文章、我们的用例需要双向保护、我找不到 TI 提供的任何双向内容、您能帮我们确认一下吗？

    此致

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Shreeneet：  

    您可以连接 ESDS312和 ESDS314的引脚、使其实现双向设备功能、但通道数会减少。 对于 ESDS312、如果将 IO1连接到尝试保护的线路、将 IO2接地、则会充当双向器件。 对于 ESDS314、您可以执行相同的操作、遵循相同格式的 IO1和 IO3连接到需要保护的线路、IO2和 IO4连接到地。 这将使 ESDS312成为一个单通道双向器件、而 ESDS314将成为一个双通道器件。

    除此之外、TI 没有符合上述规格的双向器件。

    此致、

    J·普拉盛

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    Josh、您好！

    TSD05C 是否适合我们的用例？ 因为它可提供所需的双向保护以及更高的浪涌保护。 我要与 E2E 社区接触的是确认我对以下方面的疑问：

    • AMR 额定值为6.5V 和钳位电压为9V 是否是可接受的保护组合？

    我理解的是、AMR 额定值是针对恒定输入电压而不是瞬态电压给出的、因此我们可以假设 TLPS 上的9V 钳位可以用于保护 STM32 MCU 上5V 容限 GPIO 的输入吗？

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    TI__Guru**** 1821780 points
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    尊敬的 Shreeneet：

    很遗憾、我无法确认在本例中是否可以使用 TSD05C。 钳位电压是一种瞬态规格、这意味着任何 ESD 二极管的性能都将基于其瞬态响应、而不是恒定响应。 可以更正的是、瞬态电压和恒定电压之间存在一些容差、但该 器件的容差不明确。  

    为了进一步了解 TSD05C 防止6.5V 恒定输入的能力、执行基准测试将是最佳解决方案。 如果您想要订购免费样片进行测试、可以使用 此链接 并滚动到"订购和质量"部分、然后单击"申请样片"按钮。

    如果您还有任何问题、敬请告知！

    此致、

    J·普拉盛