大家好
首先、对于这篇冗长的帖子、很抱歉、我们有几个关于 LDC ESD 的问题、我们希望得到澄清。
因此、我们将尽量做到简明扼要。
背景
应用描述
在我们的应用中、我们使用 LDC1614器件来确定终端用户何时在表面放置金属目标或将其移除。
LDC1614和4个传感器线圈位于同一 PCB 上。
将目标金属放在表面上时、其距离传感器1mm。
最后、终端用户的表面可能接近于高压 ESD 源。
ESD 测试
在测试应用单元时、我们注意到、当我们触碰表面的目标金属时、当前该金属容易受到 ESD 故障的影响。
ESD 似乎从目标金属流出、穿过1mm 的间隙、进入传感器线圈。
使用符合 IEC 标准的 ESD 枪时、该装置有时通过测试、有时无法通过1kV 接触放电测试。
但是、在数据表的第6.2节中、 使用 CDM 和 HBM 模型的 ESD 等级分别为±750V 和±2000V。
最终目标
我们希望能够支持高于4级 IEC-61000-4-2标准电压的 ESD 放电电压。
作为参考、这些测试电压值分别为接触放电和空气放电时的8kv 和15kV。
这需要在不更改传感器和目标之间的材料的情况下实现、并且我们无法控制最终用户何时放置该单元。
问题
第1部分
目前、我们有一些应用单元掌握在终端用户手中、在这类情况下 ESD 不是主要问题、但这些单元偶尔会发生故障。
作为一项应急措施、我们需要重启 LDC1614、这不是一个很好的 长期解决方案。
不过、从短期来看、它给了我们一些时间来实施和测试一些 ESD 硬件选项。
根据数据表、已对器件进行 CDM 和 HBM 测试、从而确保其在规格范围内工作。
考虑到这一点、我们需要回答以下问题、说明器件对于高于这些 CDM 和 HBM 额定值的 ESD 电压所导致的损坏的抵抗能力：
- 有任何想法(不保证)我们希望这些装置上的 LDC1614器件在没有额外外部 ESD 保护的情况下能够在 ESD 环境中持续多长时间？
- 是否有人认为芯片平均命中次数(或者最小和最大次数范围)多少次、然后才有可能出现故障？
- 您是否有任何应力测试数据、以确定在使用 HBM、CBM 失败之前器件可能被电击至额定值以上的次数？
- 您是否有任何数据表明 ESD 保护的稳健性？
第2部分
我们浏览了 TI e2e 传感器论坛 、寻找适用于连接到 LDC1614且 对传感器性能影响最小的传感器线圈的 ESD 保护选项。
在这里、我们找到了4种可能的解决方案、如下所示：
- 放置 ESD 接地屏蔽 -参考 https://www.ti.com/lit/an/snoa962/snoa962.pdf 文件第3页的第2.1.2节"线圈屏蔽"。
- 如上所示的 ESD 接地屏蔽布局选项
- 放置串联电容器 -请参阅 LDC3114-Q1的最后2条评论：EMC 和 ESD 保护-传感器论坛-传感器- TI E2E 支持论坛 主题。
- 放置 ESD 二极管 - 根据 关于 LDC2114EVM 的最后一条评论：来自设备的 ESD -传感器论坛-传感器- TI E2E 支持论坛 主题。
- 放置外部钳位/TVS -请参阅 LDC1000电感的 ESD 保护-传感器论坛-传感器- TI E2E 支持论坛 主题
- 本主题是指在 LDC1000器件中使用 TVS。
- 它建议"在4V 时具有较低电压钳位/TVS、该钳位"必须非常快、以避免影响频率计数"。
- 但是、我们发现 LDC1000和 LDC1614之间存在 如下表所述的差异。
-
器件
LDC1000的影响
LDC1614
内部 ESD 钳位
5V
1.8V
频率计数器(CLK)
8MHz
40 MHz
关于这4种可能的解决方案、我们希望获得 有关其 ESD 保护性能及其对传感器线圈的影响的更多信息。
因此、我们有以下问题：
- 表示 选项1 - ESD 接地屏蔽 。 Snaa962提到它"也有助于屏蔽传感器线圈、防止其在附近拾取强的电场发射"。 因此：
- ESD 接地屏蔽的效果如何？
- 您是否有任何测量数据显示它能够支持的最大 ESD 峰值电压瞬变？
- 它是否能够保护器件不受4级 IEC 模型测试的影响？
- 表示 方案2 -放置串联电容器 ：
- 此方法是否适用于 LDC1614传感器线圈？
- 如果是：
- 在 LDC3114传感器和 LDC1614传感器上的实施之间有何差异(如果有)？
- 它将对传感器性能产生哪些影响？
- 如果不包含：
- 为了理解、为什么不能实施它？
- 表示 方案3 -放置 ESD 二极管 。 在该主题中、我们提到您"不建议这样做、因为外部二极管具有会影响传感器性能的交流电阻"。 因此：
- 此方法是否可用于 LDC1614的传感器布线上？
- 除了交流电阻(例如电容等)外、是否有任何其他会影响传感器性能的二极管特性？
- 我们是否可以考虑使用任何 ESD 二极管？
- 表示 方案4 -放置外部钳位/TVS 。
- 此方法是否适用于 LDC1614传感器？
- 如果可以使用、您可以推荐哪些 TVS 器件？
- 参照上表、可以说我们需要电压低于1.8V 且开启速度快于40MHz 时钟的钳位/TVS 元件吗？
- 附加选项 ：
- 这些选项中的任何一个都可以以任何方式进行组合吗？
- 是否有其他备选方案或想法？
感谢您的观看。
谢谢
jc.
