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[参考译文] TVS0500:部件-有关增强 EMC 并提供 ESD/浪涌保护以感应 RTD 温度、同时保持精度的设计建议

Guru**** 2387080 points
Other Parts Discussed in Thread: TVS0500, TSD05, ADS124S08
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/1381199/tvs0500-parts---design-recommendations-to-enhance-emc-and-provide-esd-surge-protection-for-sensing-rtd-temperature-while-keeping-accuracy

器件型号:TVS0500
主题中讨论的其他器件: TSD05ADS124S08

工具与软件:

大家好:

我正在寻找部件/设计建议、以增强我们器件的 EMC 并为其提供额外的 ESD/浪涌保护。 目前尚未获得认证、但我们要尽可能提高所用工业环境中器件的稳健性、因为周围的电机械结构正在老化、EMI 种类也在不断增加。

我们的器件使用 RTD PT100通过3根导线测量温度、精度为+-0.1oC。 我们对我们的第一个硬件原型进行了测试、运转良好。

但是、RTD 使用3米至15米之间的线缆绞线连接到器件。 根据 EMI 文献、这些电缆是"噪声源"的"耦合路径"、它会影响我们的系统。

为了提高设备的 EMC、我们按照 本文中的建议从 ADI 公司实施 TVS 、该公司使用与 RTD 前端相同的部件、即 LTC2986。 但是、实现这些 TVS 时、精度会受到影响、因为与未安装 TVS 的器件相比、阻抗读数增加了约0.8欧姆。 结论是、 SMAJ5.0A 的800uA 的反向泄漏电流 是不可接受的。

我们遇到 TVS0500 、其在环境温度下的70pA 泄漏电流似乎比之前的器件有了巨大的改进。 不过、这些理论和器件对我们来说都是很新的、因此我们希望在这里寻求您的帮助、以确认以下内容是否正确:

1.

TVS0500的工作/中断电压是否正确以保护 LTC2986?

从数据表中考虑这一点:

开关损耗 工作电压 钳位电压(max)

TVS0500

5V

43A (8/20us)时为9.2V

SMAJ5.0A

5V

9.2V (43.5A)

现在、考虑到 IC 要受到保护、其实际运行电压为3.3V、其通道引脚上的绝对最大值为3.0V  3.6V (我冒昧地假设、由于数据表中显示的是 VDD -0.3、在我看来这好像是一个拼写错误)。

无论如何、为了确定保护器件应提供的最大电压、我已从本论坛的其他响应中了解到、数据表中指示的最大值适用于连续直流电压、通常认为"峰值"最大值会更高。 确定目标的正确方法是绘制受保护器件的 PLT 曲线、但遗憾的是、我们没有资源这样做。 然而、我们可以参考、到目前为止、我们在现场部署的12个通道均未出现故障、所有这些都已在 EMI 条件最差的机器上安装 SMAJ5.0A 并持续运行。 我们还可以假设受保护的 IC 能够处理9.2V 的峰值。

应说明的是、虽然 RTD 输入端通常不会连续工作24V、但我们要考虑系统电源与 RTD 接线之间出现错误连接和短路的情况。 然后、我们在 TVS 和受保护的 IC 之间实施了串联电阻。 根据产品说明书、我们计算出、24VDC 时的这些1.6K Ω 电阻器将提供最大的15mA、而 IC 在其通道上允许的最大值。 还值得注意的是、电阻器不会对精度传感器产生负面影响、根据我们的了解、这在这些情况下是一个常见的折衷方案。

所有这些情况都表明、我们实际实施的 IC 中允许的电压不是3.3V、而是24V、对吧? 这是原理图的相关部分:

2.

根据以上内容、如果我们认为电路的最大连续电压为24V、 选择 TVS0500是否会犯错、因为它在接受该电压一段时间后会受损?

3.

在上述情况下、 如果 TVS0500不适用、下一个理想选择是选择一个专门在24V 下工作的 TVS (或平缓钳位 IC)、并重新计算实际保护电阻器、以确保其值超过所选保护器件的钳位电压 . 我是对吗?

通过这种方式、RTD 输入受到保护、可免受持续24VDC 的影响、还会在其上面形成电压尖峰。 但我们应该重新检查、确保系统的精度不会受到影响。

4.

最后、概括性地了解一下我们要完成的任务:据我所知、平缓钳位 IC/TVS 提供各种级别的 ESD 和浪涌保护。 尽管如此、现场 EMI 产生的不需要的电压仍将存在、但上限不会伤害到器件、但无论如何、电路仍会考虑该电压来产生其结果。 到目前为止、我们已经处理了该问题过采样和实现软件滤波器。 我们对结果感到满意、但我想知道 如果在硬件方面有其他东西-希望已经准备好-这种情况下。

非常感谢您提供任何建议。

谢谢大家!

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    尊敬的 Mauricio:  

    感谢您提供的信息。  

    1.先回答第一个问题、我相信 TVS0500应该具有合适的工作电压来保护 LTC2986。我唯一要担心的是 LTC 器件的数据表显示的电源电压范围是2.85至5.25V、TVS0500的工作电压为5V。 理想情况下、您希望 TVS 工作电压等于或高于工作电压。 这使我认为可能需要另一个器件来提供保护。 我们拥有工作电压为5.5V 的 TSD05、这是非常适合的替代产品。 另外、您对绝对最大电压的敏感度是正确的。 通常、IC 数据表将显示直流电压、而我们的钳位电压是允许一定回旋余地的瞬态电压。  

    2.我对24V 有点困惑,这是为了保护电池短路吗? 这是要进入汽车的东西吗? 现在、我要说继续使用5V 或5.5V TVS 二极管进行保护、因为如果使用24V 电压、则二极管将无法导通、除非它处于电池短路情况下。 几天后、我将与您讨论解决方案/另一个团队联系、以便获取器件方面的信息。  

    3.从技术上讲,是的。 如果 TVS0500不适用、则下一步是找到24V 二极管。 但是、我将再次向您介绍最佳行动方案。  

    4.在硬件方面、我唯一能想到的是使用 EMI 滤波器保护二极管。 我们提供了一些 TPDxF003、大家可能值得一看、看看这是否有任何帮助。 此外、我不建议使用 EMI 保护二极管和 TVS、因为 EMI 二极管也提供 ESD 保护。  

    如果您有任何问题、敬请告知、我们会尽快与您联系、我们将竭诚为您提供电池短路保护。  

    此致!

    McKenzie

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    尊敬的 McKenzie:

    很抱歉花了这么多时间来回应。 我花了一段时间来回顾我以前说过的话,在我看来,我弄乱了解释自己。 请允许我重新阐述。

    我们的器件旨在用于工业环境(不在车辆中)。 我们提到的与24V 相关的保护功能可防止发生误接情况时或任何 RTD 引线与设备其余部分的电源(即24VDC)接触时造成损坏。 此电路基于 此 ADI 文章的"保护"部分 、该部分描述了我们使用的模拟前端- LTC2986。

    我认为我们的疑虑最好这样表述:

    • 我们要保护的集成电路 LTC2986的额定工作电压范围为2.85至5.25。 然而、与 IC 接触的引脚(指责其是外部 EMS/浪涌的导体)、我们必须考虑 这些引脚的额定电压(不是整个 IC 的额定电压?)。 因为根据数据表、这些引脚的额定工作电压为 VDD - 0.3、并且由于我们用例中的 VDD 为3.3、所以 我们必须查找 TVS 的 Vrwm 为3.0V。 我对吗?
    • 但是、如果我们考虑通过电路保护 RTD 连接器的下游(而不仅仅是 IC)、 为了能够承受24VDC 一段时间(至少在过流保护电阻将无法消耗更多功率之前)、并考虑到使用这些电阻器和 IC 引脚上的电流不会超过 IC 数据表中规定的15mA 限值、 我们还是应该寻找 TVS 的 Vrwm? 是 IC 的通道引脚最大3V 还是电路的24VDC?
    • 无论上述情况如何、还有其他问题:TVS0500是否可以持续维持24VDC? (可能在连接错误时发生)。  

    但是、在我们方面经过考虑后、我们得出结论、任何 EMI/ESD 保护对我们来说都比"连续"24VDC 保护更重要、因为前者的事件预计比后者的事件更多。 因此、如果需要满足要求、我们可以降低24VDC 的要求。 我要注意的是、我们在设计中将一直有保护电阻器、这些电阻器沿着电容器需要、以提供一个低通滤波器来衰减频率、而这些电阻器还将提供至少5VDC 保护。

    然后、 在此假定情况下、"工作电压"的新低电平将是5VDC。 不过、该电压高于与 RTD 引线接触的 LTC2986通道的3.0工作电压。 使用与 TVS 的 Vrwm 相关的2V 窗口是否会出现问题

    TI 具有3.3V Vrwm 的"正常"TVS、但我更喜欢"平缓钳位"对应器件。 如您所述、后者还提供 ESD 保护、与普通 TVS 对信号完整性的影响相比、该70pA 的泄漏电流确实极具吸引力。 但是、如果 TVS0500的 Vrwm 是5V、我想知道在我们的电路中是否会有问题。

    谢谢!

  • 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。

    尊敬的 Mauricio:

    我将在 McKenzie 离任时介绍这一主题。

    我们想要保护的集成电路 LTC2986 -额定工作电压范围为2.85至5.25。 然而、与 IC 接触的引脚(指责其是外部 EMS/浪涌的导体)、我们必须考虑 这些引脚的额定电压(不是整个 IC 的额定电压?)。 因为根据数据表、这些引脚的额定工作电压为 VDD - 0.3、并且由于我们用例中的 VDD 为3.3、所以 我们必须查找 TVS 的 Vrwm 为3.0V。 我是否正确?

    建议 TVS 具有略高于工作电压的 Vrwm、这意味着如果工作电压为3.3V、我们可以建议使用3.6V 器件。

    [报价用户 id="227393" url="~/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1381199/tvs0500-parts---design-recommendations-to-enhance-emc-and-provide-esd-surge-protection-for-sensing-rtd-temperature-while-keeping-accuracy/5302533 #5302533"]
    • 但是、如果我们考虑通过电路保护 RTD 连接器的下游(而不仅仅是 IC)、 为了能够承受24VDC 一段时间(至少在过流保护电阻将无法消耗更多功率之前)、并考虑到使用这些电阻器和 IC 引脚上的电流不会超过 IC 数据表中规定的15mA 限值、 我们还是应该寻找 TVS 的 Vrwm? 是 IC 的通道引脚最大3V 还是电路的24VDC?
    • 无论上述情况如何、还有其他问题:TVS0500是否可以持续维持24VDC? (可能在连接错误时发生)。  
    [报价]

    TVS 二极管未设计为在超过几微秒的时间内承受高于击穿电压的恒定电压。 可以使用一些其他元件(如电容器、齐纳二极管、肖特基二极管等)来帮助实现过压保护。 我将与我们的团队对此进行调查、看看我是否能找到好的建议。 由于我们专门从事瞬态保护、因此我们的产品线中没有适用于这些恒定过压事件的器件。 TVS 应能够与任何过压保护选项并联使用、允许这两种类型的保护、但我建议对其进行测试以确保可行性。

    [报价 userid="227393" url="~/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1381199/tvs0500-parts---design-recommendations-to-enhance-emc-and-provide-esd-surge-protection-for-sensing-rtd-temperature-while-keeping-accuracy/5302533 #5302533"]然后、 在这种假设情况下、"工作电压"的新低电平将是5VDC。 不过、该电压高于与 RTD 引线接触的 LTC2986通道的3.0工作电压。 该2V 窗口与电视的 Vrwm 相关是否会出现问题

    抱歉、我不完全理解5V 保护的来源。 如果在 RTD (和 RTD 输出端的保护功能)之后电压升高、则 该电压差没有问题。 如果该5V 工作电 压在 TVS 器件之前转移到该电压、则根据所用 TVS 的击穿电压、可能会出现问题。

    [报价 userid="227393" url="~/support/interface-group/interface/f/interface-forum/1381199/tvs0500-parts---design-recommendations-to-enhance-emc-and-provide-esd-surge-protection-for-sensing-rtd-temperature-while-keeping-accuracy/5302533 #5302533"] TI 拥有 Vrwm 为3.3V 的"正常"TVS、但我更喜欢"平缓钳位"对口器件。 如您所述、后者还提供 ESD 保护、与普通 TVS 对信号完整性的影响相比、该70pA 的泄漏电流确实极具吸引力。 但是 TVS0500的 Vrwm 是5V、我想知道在我们的电路中是否会出现问题。

    我确实同意、如果我们尝试保护的线路的工作电压为3.3V、那么使用5V 器件并不是最佳选择。 遗憾的是、我们目前没有3V 平缓钳位器件、但我们确实有许多其他浪涌额定电压较高的3.6V 器件、尤其是我们的器件 ESDS31x 系列产品成员。 该系列有几个选项可供选择、例如通道数、电容和钳位电压。 您会对这些器件感兴趣吗?

    如果您有任何其他问题、敬请告知!

    此致、

    Josh Prushing

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    嗨、Josh!

    我想我发现了 TI 提供的非常有价值的资源、能够解决我原来发布的问题。    Art Kay 在这里有一个演示  文稿 www.ti.com/.../6216801464001、其中介绍了基于   Dale Li 编写的 www.ti.com/.../sbaa547.pdf 上的3线 RTD 电路的情况。

    我好像遗漏了关键字"EOS 免疫"(电气过载)来查找相关资源。 该材料 说明了一些情况、例如由我们所关注的失联引起的连续电压、并很好地澄清了电路的工作电压。

    甚至还有一个名为"ADS124S08测试板"(不同于 实际评估板)的精美 PCB、该 PCB 也使用 TM4C 微控制器、并像我们一样以类似的方式实现隔离。  (BTW、我们是否有机会访问所描述的 PCB 的原理图以便比较 sbaa547 文档中未提供的 EMC 注意事项?)。

    感谢您发送编修。感谢您发送编修。

    此致。

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    尊敬的 Mauricio:

    很高兴听到您找到了一些资源来为您提供帮助!

    我将把该主题传递给数据转换器业务部门、让他们评论共享 PCB 原理图的能力。

    尊敬的 DCC 团队:

    您能否告知 Mauricio 您是否能够提供上述原理图?

    此致、

    Josh Prushing

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    尊敬的 Mauricio:

    感谢您关注 TI 的器件或解决方案。 遗憾的是、测试板是为内部测试目的而设计的、我无法与您分享、但您可以在刚才强调的应用手册中找到保护技术和关键元件。 如果您对 ADC 或相关保护有任何具体问题、请将其发布到 TI 数据转换器 E2E 论坛。如果您愿意分享、我也可以提供有关原理图和 PCB 设计的反馈。

    BR、

    戴尔  

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    大家好、Dale!

    好的!

    如果我 以非公开信息的形式将其发送给您、我可以接受您的提议、看一看我们的原理图吗? 我对我们使用 TVS0500的具体方式有几个疑问、我 在那里已经说明过。 在我投入 下一个原型的生产之前、您的反馈可能非常有价值。

    在任何情况下,谢谢! 您已经开发的材料对我们有很大帮助。

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    尊敬的 Mauricio:

    是的、我一定可以帮助您查看您的原理图、我已经请求与您建立友好关系、您可以通过向我发送消息与我共享您的原理图。 很高兴应用手册能为您提供帮助、感谢您让我知道。

    此致、

    戴尔