एक डायोड क्लैम्पिंग सर्किट ओवरवॉल्टेज और ईएसडी से कैसे बचाता है?

Question

ओवरवॉल्टेज या ESD प्रोटेक्शन के बारे में बात करते समय मैं हमेशा इस सर्किट को देखता हूं (क्या यह सर्किट दोनों को पूरा करता है, या सिर्फ एक?):

हालाँकि, मुझे समझ नहीं आया कि यह कैसे काम करता है। कहो मैं 20V में Vpin पर डाल दिया।

तो Vpin Vdd की तुलना में अधिक क्षमता पर है, इसलिए वर्तमान डायोड के माध्यम से बहती है। लेकिन नोड वीपीएन पर वोल्टेज अभी भी 20 वी है और आईसी अभी भी 20 वी देखता है - यह आंतरिक सर्किटरी की सुरक्षा कैसे करता है? इसके अलावा, अगर कोई ईएसडी इवेंट, VV को 10,000V हिट करता है, तो यह आंतरिक सर्किटरी की सुरक्षा कैसे करता है?

अंत में, क्या डायोड डी 2 वहां वीएसई से नीचे वोल्टेज से बचाने के लिए है, या इसका कोई अन्य उद्देश्य है?

मैंने इस सर्किट का अनुकरण करने की कोशिश की है, लेकिन किसी कारण से यह काम नहीं करता है।

Comments

शायद जेनर डायोड।

— डैन डी।

ईएसडी एक कम ऊर्जा स्रोत है, जो यह है, इसे एक महत्वपूर्ण श्रृंखला प्रतिबाधा के साथ वोल्टेज स्रोत के रूप में मानें। यदि आप ईएसडी परीक्षण के मानकों को देखते हैं, तो यह श्रृंखला के प्रतिरोध को दिखाएगा जो कि वास्तविक ईएसडी स्रोत के लिए एक मॉडल के रूप में उपयोग किया जाता है।

— मार्टिन

यदि आप रेगिस्तान में हैं और एक शेर आपका पीछा करता है, तो आपको शेर से तेज नहीं होना है, आपको बस अपने समूह के सबसे धीमे सदस्य से तेज रहना है। संरक्षण डायोड मूल रूप से आपके समूह में धीमे लोगों को जोड़कर और शेरों की संख्या के बारे में धारणा बनाकर काम करता है।

— साइमन रिक्टर

Answer 1

सर्किट कुछ शर्तों के अधीन ओवरवॉल्टेज और ईएसडी से बचाता है। मुख्य धारणा यह है कि Vd Vpin पर ऊर्जा स्रोत की तुलना में "कठोर" है। यह आमतौर पर Vd के लिए सही है = 1 A + कैपबिलिटी amd Vpin की विद्युत आपूर्ति एक विशिष्ट संकेत स्रोत है। यदि वीपीएन एक कार बैटरी है, तो यह शर्त लगाई जाती है कि डी 3 के नष्ट होने से पहले यह कितना लंबा है। ।

जैसा कि दिखाया गया है, इनपुट Vpin डायोड डी 3 के माध्यम से वीडीडी से जुड़ा हुआ है। या तो
- इनपुट Vd के ऊपर एक डायोड ड्रॉप पर क्लैंप किया जाएगा क्योंकि Vd के वोल्टेज को उठाने के लिए स्रोत में पर्याप्त ऊर्जा नहीं है या
- Vd Vpin के पास बढ़ जाएगा - केवल अगर Vpin Vd से बहुत अधिक "stiffer" है। आमतौर पर, या
- डी 3 को ऊर्जा स्रोत के रूप में नष्ट नहीं किया जाएगा और इसे बाहर डुबो देगा

एक छोटे अवरोधक को जोड़ना आम तौर पर है - वीपीएन और डी 2 डी 3 जंक्शन के बीच 1k से 10k कहना।

Vpin अब रोकनेवाला के पार ~ = Vpin-Vd को छोड़ना चाहिए।

ईएसडी: एक ही सर्किट ईएसडी whch के लिए उसी तरह काम करता है जो ऊर्जा के स्रोत के लिए उच्च वोल्टेज कम ऊर्जा (आप उम्मीद करते हैं) "बस" है। फिर, एक श्रृंखला इनपुट रोकनेवाला मदद करता है। वृद्धि-समय और ऊर्जा जैसे पहलू उपलब्ध हैं और संभवतः डायोड प्रतिक्रिया समय भी महत्वपूर्ण हो जाता है।

Comments

अपने जवाब को बदलने का फैसला किया क्योंकि यह बेहतर बताता है कि क्यों।

— tgun926

Answer 2

आप भूल रहे हैं कि ये वोल्टेज स्रोत "आदर्श" हैं। इसलिए यदि आपका इनपुट सीधे आपूर्ति से 20V है, तो यह हमेशा 20V होगा।

वहां एक श्रृंखला रोकनेवाला फेंक दें और आप देख सकते हैं कि यह कैसे काम करता है।

मैंने सर्किट को मॉडल करने के लिए LTspice का उपयोग किया।

आर 1 कुछ आईसी पिन के लिए इनपुट प्रतिरोध है।

मैंने 1V वेतन वृद्धि के साथ -10 V से 10V तक DC स्वीप किया।

जैसा कि आप देख रहे हैं, जैसा कि मैंने 5.7V से अधिक जाना शुरू किया है, R1 केवल ~ 5.7V देखता है।

ईएसडी बहुत अधिक वोल्टेज हैं और केवल एक संक्षिप्त क्षण के लिए रहता है, लेकिन इससे सुरक्षा का प्रदर्शन होना चाहिए।

$V_{pin} > V_{dd}+0.7$$V_{pin} < -0.7$

Comments

इस प्रतिक्रिया के लिए धन्यवाद। मेरे पास एक समान प्रश्न था और मैं इसे अनुकरण करना चाहता था लेकिन मैं वर्तमान में कंप्यूटर के पास नहीं हूं।

— चिंतित नागरिक

तो, Vdd = 3.3V के लिए, यदि Vpin = 6V है तो विक 2V (6 - (3.3 + 0.7)) होगा?

— m4l490n

@ m4l490n नहीं, जब आप Vpin को एक छोटे मूल्य से बड़े मान तक बढ़ाते हैं, तो Vpin के एक मान पर (Vx कहते हैं) डायोड Vpin> Vx के सभी मूल्यों के लिए आचरण और संचालन शुरू करता है। सभी वीपीएन> वीएक्स के लिए, चूंकि डायोड आगे पक्षपाती है, वोल्टेज विक स्थिर (3.3 + 0.7 के बराबर) होगा।

— skt9

Answer 3

ESD टेस्ट +8kV या नीचे -8kV तक जा सकता है। जब + 8kV डिस्चार्ज होता है, तो धारा 3 डी के माध्यम से प्रवाहित होगी और खुद को बेअसर करने की कोशिश करेगी। जब -8kV होता है, तो धारा D2 से प्रवाहित होगी।

वास्तविक विश्व अनुप्रयोग में, वीडीडी और वीएसएस आपूर्ति बहुत दूर हैं। जब ESD होता है, स्पाइक VDD (या VSS) ट्रेस से बाहर निकलेगा और अन्य घटकों के साथ हस्तक्षेप करेगा।

इस अवांछित विशेषता को कम करने के लिए, हमेशा वीडीडी और वीएसएस के बीच एक बल्क कैप जोड़ें; डी 2 और डी 3 के निकटतम।

Answer 4

"जब विन> Vcc + 0.7, या जब विन <-0.7, डायोड में से एक का संचालन करना शुरू हो जाएगा। अतिरिक्त वोल्टेज (5.7 से ऊपर या -0.7 से ऊपर कुछ भी या तो जमीन या आपूर्ति में वापस पारित हो जाता है" मुझे लगता है कि यह स्पष्टीकरण efox29 से बहुत ज्यादा आपके प्रश्न का उत्तर देता है।

आपकी तस्वीर कुछ भ्रामक है। आप जिस VV नोड में 20V लिखा है, वह उम्मीद है कि 20V तक कभी नहीं पहुंचेगा। जैसे ही Vpin में वोल्टेज बढ़ना शुरू होता है (20V तक) इसके बाद जैसे ही यह Vdd वोल्टेज (5V + 0.7) से ऊपर जाता है डी 3 डी डायोड का संचालन करेगा और वर्तमान के सभी को Vdd नोड में भेज देगा और Vpin नहीं होगा किसी भी उच्च वोल्टेज में मिलता है।

इसी तरह डी 2 वीपीएस वोल्टेज को वीएसपी से कम नहीं होने के लिए क्लैंप करेगा

Vdd रेल की आपूर्ति का काम VV और जमीन के बीच 5V पर संभावित अंतर रखना है। यदि आप vdd नोड में करंट भेजकर vv को 5v से बड़ा बनाने की कोशिश करते हैं, तो Vdd रेल सप्लाई इस अतिरिक्त करंट को आपके पास जमीन पर भेज देगी, जैसे vdd 5v पर रहता है। यदि आपने वास्तव में मांग की है कि विन नोड 20 वी पर हो (जमीन के संबंध में) तो आपके पास एक ही नोड के लिए अलग-अलग वोल्टेज की मांग करने वाले दो स्रोत हैं (लगता है कि वे इसे "स्रोत विवाद" कहते हैं)। यदि विन पर 20V स्रोत इतना मजबूत है कि यह 5v वीडीडी रेल की तुलना में अधिक वर्तमान की आपूर्ति कर सकता है (और यह बहुत अधिक वर्तमान होगा, और डी 3 शायद इतने अधिक वर्तमान के साथ विफल हो जाएगा) तो वीडीडी नोड 20 वी विन आपूर्ति द्वारा 19.3V होने के लिए मजबूर होना।

Comments

इसलिए, जब आप कहते हैं, "अतिरिक्त वोल्टेज (5.7 से ऊपर या -0.7 से ऊपर कुछ भी या तो जमीन पर या आपूर्ति में वापस चला जाता है" तो क्या इसका मतलब यह है कि अगर विन 20 वी को जाता है, तो वीडीडी रेल 14.3V तक बढ़ जाएगी?

— m4l4905