Супрессор для защиты от статики STM32 Опции

[Atlantis-]

Здравствуйте!
Подскажите пожалуйста, в даташите STM32F429 написано, что максимально допустимое напряжение на FT пине равно Vdd+4 то есть 7,3 вольта. То есть формально я не смогу защитить от статики этот пин с помощью супрессора SP0503 у которого Signal Clamp Voltage может доходить до 8,5 вольт? Или тут нужно оперировать другими числами? На 3,3 вольта супрессоры не особо распространены.

[MrYuran]

резистор последовательно, остальное доделает внутренний защитный диод

[Myron]

резистор последовательно, остальное доделает внутренний защитный диод

Этот вопрос многократно обсуждался здесь на форуме. Повторю. Супрессор ставится как можно ближе ко входу (разъему) защищаемого сигнала на плате. Любой резистор, поставленный между входным контактом и супрессором будет деградировать под действием приложенной статики.
Выьранный вами супрессор имеет разброс с минимумом 6В. так что он вам для напряжений выше (6В-Запас) не подходит. Вы сожете это легко проверить, если у вас есть ЕСД "пистолет" или другое оборудование с установкой уровня ЕСД.

[Atlantis-]

Этот вопрос многократно обсуждался здесь на форуме. Повторю. Супрессор ставится как можно ближе ко входу (разъему) защищаемого сигнала на плате. Любой резистор, поставленный между входным контактом и супрессором будет деградировать под действием приложенной статики.
Выьранный вами супрессор имеет разброс с минимумом 6В. так что он вам для напряжений выше (6В-Запас) не подходит. Вы сожете это легко проверить, если у вас есть ЕСД "пистолет" или другое оборудование с установкой уровня ЕСД.

Тогда видимо нужен мощный супрессор. Какая мощность нужна, по Вашим наблюдениям?
Не понял, причем тут 6 вольт? Максимально допустимое напряжение на пине по даташиту 7,3 вольта. Хорошо же, если супрессор откроется при 6 вольтах. Плохо, что он может открыться при 8,5

[Myron]

Тогда видимо нужен мощный супрессор. Какая мощность нужна, по Вашим наблюдениям?
Не понял, причем тут 6 вольт? Максимально допустимое напряжение на пине по даташиту 7,3 вольта. Хорошо же, если супрессор откроется при 6 вольтах. Плохо, что он может открыться при 8,5

Уровень срабатывания супрессора имеет разброс. У вас есть рабочее напряжение на пине - 5В (например). Супрессор из коробки не должен срабатывать при 5В (рабчем напряжении) с неким запасом, например 5.5В. Если реальный уровень какого-то супрессора их коробки, скажем 8В, он обрежет статику выше этого уровня (конечно не идеально). Так вот разница между 8В и рабочим 5В+(~0.3В) будет обрезаться уже внутри STM32F429 (всего 8.5В-5.3В=3.2В в худшем случае, всесто 8кВ, например). Еще раз, супрессор не должен срабатывать в рабочем диапазоне входных напряжений.
Если нужно защищаться от больших уровней статики (30кВ, например), надо ставить более мощные супрессоры или две ступени - вход+супрессор+резистор+стабилитрон.
В своих изделиях для МК я, как правило, использую супрессоры в корпусах 0402, с параллельным включением диода шоттки для обрезания отрицатеьной полярности (у меня нет места). Ну и реальные испытания, если это реальная серийная аппаратура, покажут - защита работает, или не достаточно. Для этого проверка производится сткпенями - например, 2кВ-4кВ-6кВ-8кВ при контакте и выше при бесконтакте.

[Atlantis-]

Уровень срабатывания супрессора имеет разброс. У вас есть рабочее напряжение на пине - 5В (например). Супрессор из коробки не должен срабатывать при 5В (рабчем напряжении) с неким запасом, например 5.5В. Если реальный уровень какого-то супрессора их коробки, скажем 8В, он обрежет статику выше этого уровня (конечно не идеально). Так вот разница между 8В и рабочим 5В+(~0.3В) будет обрезаться уже внутри STM32F429 (всего 8.5В-5.3В=3.2В в худшем случае, всесто 8кВ, например). Еще раз, супрессор не должен срабатывать в рабочем диапазоне входных напряжений.

Я понимаю. Есть V(RWM) - максимальное рабочее напряжение, на котором супрессор не будет срабатывать. Есть V(BR) - напряжение пробоя, при котором начинает срабатывать супрессор. Есть V(СL) - тоже напряжение пробоя, для большего протекающего через супрессор тока. Объясните, как связать эти параметры с параметрами пина микроконтроллера. На что ориентироваться при выборе супрессора? Стандартная задача - защитить пин микроконтроллера. Рабочее напряжение на пине 3,3 вольта. Рабочее напряжение супрессора 5,5 вольт, этот параметр подходит. Максимально допустимое напряжение на пине 7.3 вольта. У супрессора напряжение начала пробоя от 6 до 8.5 вольт. Это что значит, что как повезет - при 6 будет работать. а при 8,5 уже сгорит пин? При этом в даташите еще есть параметр Clamp Voltage during ESD при 8 кВ разряда оно равно 12 вольт. То есть вешая этот супрессор на пин и шарахая по нему 8 кВ имеем на пине 12 вольт и 100%, что он сгорит?

Если нужно защищаться от больших уровней статики (30кВ, например), надо ставить более мощные супрессоры или две ступени - вход+супрессор+резистор+стабилитрон.
В своих изделиях для МК я, как правило, использую супрессоры в корпусах 0402, с параллельным включением диода шоттки для обрезания отрицатеьной полярности (у меня нет места). Ну и реальные испытания, если это реальная серийная аппаратура, покажут - защита работает, или не достаточно. Для этого проверка производится сткпенями - например, 2кВ-4кВ-6кВ-8кВ при контакте и выше при бесконтакте.

Что значит более мощные? Есть какая то градация, при 30 кВ надо 100 Вт, при 15 кВ надо 10 Вт, как подбирается мощность?

[Myron]

Я понимаю. Есть V(RWM) - максимальное рабочее напряжение, на котором супрессор не будет срабатывать. Есть V(BR) - напряжение пробоя, при котором начинает срабатывать супрессор. Есть V(СL) - тоже напряжение пробоя, для большего протекающего через супрессор тока. Объясните, как связать эти параметры с параметрами пина микроконтроллера. На что ориентироваться при выборе супрессора? Стандартная задача - защитить пин микроконтроллера. Рабочее напряжение на пине 3,3 вольта. Рабочее напряжение супрессора 5,5 вольт, этот параметр подходит. Максимально допустимое напряжение на пине 7.3 вольта. У супрессора напряжение начала пробоя от 6 до 8.5 вольт. Это что значит, что как повезет - при 6 будет работать. а при 8,5 уже сгорит пин? При этом в даташите еще есть параметр Clamp Voltage during ESD при 8 кВ разряда оно равно 12 вольт. То есть вешая этот супрессор на пин и шарахая по нему 8 кВ имеем на пине 12 вольт и 100%, что он сгорит?

В современных ИС (примерно 20-25 лет как) на входах стоят защиты от положительных бросков. От отрицательных очень редко (практически никогда). Качество этих защит (уровни, мощности, токи) редко указываются в ДШ и зависят, в основном, от мнения их разработчиков и требованиях к быстродейтсвию пинов (паразитные емкости зависят от размеров защиты на кристалле). Для уверенности для, например, надо бы ставить (от входа устройства) супрессор 3.3В мин. на землю - диод шоттки 15В-25В парраллельно - последовательный резистор (1к-2к, 0201 или 0402) - стабилитрон на землю (4.7В, например). Иногда, для большей уверенности еще один диод шоттки анодом с пина МК и катодом на питание МК. При этом это питание должно держать всплески, поступающие от питаемой схемы. Да и о быстродействии пинов надо иногда помнить. Почему так в пересказе, потому что некогда заниматься исследованиями каждый раз. Я произвел исследования последний раз лет 15 назад и с тех пор ни одного отказа при разработе 2-х 3-х новых устройств в год. У нас испытания на статику проводятся только на приемо-здаточных испытаниях. В периодике - нет.

Что значит более мощные? Есть какая то градация, при 30 кВ надо 100 Вт, при 15 кВ надо 10 Вт, как подбирается мощность?

Практическим путем, собрать схему и испытать статикой. Я выбираю 0402/0503 размер для норм. статики и низких напряжений и 0603/SMA/SMB для 6В и выше, так как там может быть не только статика, а и всплески от индуктиности внешних кабелей. А так - возьмите стандарт на стат. воздействия, вычилите площадь над рабочим напряжением и по ней можность. такие оценки я провел 15 лет назад, когда столкнулся с требованиями. И Гугл может помочь.
Вот например:
http://tqfp.org/parts/chto-oznachaet-mosch...supressora.html

[Atlantis-]

В современных ИС (примерно 20-25 лет как) на входах стоят защиты от положительных бросков. От отрицательных очень редко (практически никогда). Качество этих защит (уровни, мощности, токи) редко указываются в ДШ и зависят, в основном, от мнения их разработчиков и требованиях к быстродейтсвию пинов (паразитные емкости зависят от размеров защиты на кристалле). Для уверенности для, например, надо бы ставить (от входа устройства) супрессор 3.3В мин. на землю - диод шоттки 15В-25В парраллельно - последовательный резистор (1к-2к, 0201 или 0402) - стабилитрон на землю (4.7В, например). Иногда, для большей уверенности еще один диод шоттки анодом с пина МК и катодом на питание МК. При этом это питание должно держать всплески, поступающие от питаемой схемы. Да и о быстродействии пинов надо иногда помнить. Почему так в пересказе, потому что некогда заниматься исследованиями каждый раз. Я произвел исследования последний раз лет 15 назад и с тех пор ни одного отказа при разработе 2-х 3-х новых устройств в год. У нас испытания на статику проводятся только на приемо-здаточных испытаниях. В периодике - нет.

Я всегда видел на внутреннем устройстве портов диоды на питание и на землю, как, например, на приложенной картинке.


Почему Вы ставите диоды Шоттки? У нас принято смотреть не на падение напряжения на диоде, а на его быстродействие, чтобы он успел отреагировать на статику. И стабилитрон - разве успеет как то отреагировать на статику?

[Myron]

Я всегда видел на внутреннем устройстве портов диоды на питание и на землю, как, например, на приложенной картинке.

1. Статика и всплески на длинных проводах из-за их индуктивности и паразитных емкостей при подключении/отключении на них сигналов (напряжений) это принципиально разные вещи. На вашей картинке есть только защита от всплесков. Требования к статике, обычно, бывают при наличии внешних входов в оборудовании, когда можно их коснуться руками или при подключении другого оборудования. Также при этом могут быть и всплески и их комбинация со статикой. Внутри изделий статики, как правило не бывает, а только всплески и то не всегда.
2. Вера в божественность чужих решений это сильная вещь. Учебники и разработку делают люди, а не боги. Надо бы вырабатывать свое мнение на основе опыта и знаний. Ну и четких требований на конкретную разработку с цифрами воздействий (или номеров стандартов и уровней воздействий из них). Да и от всего защититься невозможно (молния, атомный взрыв, лом, ...). В этом и отличие инженера от ученого.

Почему Вы ставите диоды Шоттки? У нас принято смотреть не на падение напряжения на диоде, а на его быстродействие, чтобы он успел отреагировать на статику. И стабилитрон - разве успеет как то отреагировать на статику?

1. Обратное допустимое напряжение на пинах МК (современных) не превышает 0,5В (иногда даже ниже, зависит от людей-разработчиков). Поэтому шоттки. Превышение сигнала над питанием также ограничивается 0,3В...0,5В. Поэтому опять шоттки с пина на питание.
2. Стабилитрон не успеет. Поэтому в зависимости требований на защиты (от статики, всплесков, их комбинаций) его недостаточно и ставят супрессоры и/или их комбинацию.
3. Курс молодого бойца я для вас завершил. Дальше пишите конкретные ваши требования, а то получается треп по кольцу. Ну или я был неубедителен. Тогда вернитесь к ВЕРЕ.

[Atlantis-]

1. Статика и всплески на длинных проводах из-за их индуктивности и паразитных емкостей при подключении/отключении на них сигналов (напряжений) это принципиально разные вещи. На вашей картинке есть только защита от всплесков. Требования к статике, обычно, бывают при наличии внешних входов в оборудовании, когда можно их коснуться руками или при подключении другого оборудования. Также при этом могут быть и всплески и их комбинация со статикой. Внутри изделий статики, как правило не бывает, а только всплески и то не всегда.
2. Вера в божественность чужих решений это сильная вещь. Учебники и разработку делают люди, а не боги. Надо бы вырабатывать свое мнение на основе опыта и знаний. Ну и четких требований на конкретную разработку с цифрами воздействий (или номеров стандартов и уровней воздействий из них). Да и от всего защититься невозможно (молния, атомный взрыв, лом, ...). В этом и отличие инженера от ученого.

Вы меня неправильно поняли, на картинке - внутреннее устройство линии порта ввода/вывода stm32. Просто Вы писали, что внутри ИС стоят защиты от положительных бросков, а от отрицательных - редко. А я везде видел, что диоды и на питание и на землю стоят.
Вот я пытаюсь вырабатывать свое мнение, с Вашей помощью в том числе.

1. Обратное допустимое напряжение на пинах МК (современных) не превышает 0,5В (иногда даже ниже, зависит от людей-разработчиков). Поэтому шоттки. Превышение сигнала над питанием также ограничивается 0,3В...0,5В. Поэтому опять шоттки с пина на питание.
2. Стабилитрон не успеет. Поэтому в зависимости требований на защиты (от статики, всплесков, их комбинаций) его недостаточно и ставят супрессоры и/или их комбинацию.
3. Курс молодого бойца я для вас завершил. Дальше пишите конкретные ваши требования, а то получается треп по кольцу. Ну или я был неубедителен. Тогда вернитесь к ВЕРЕ.

Я понял, но разве быстродействие диодов не имеет значения? Тут с самого начала меня интересует только вопрос защиты от статики. Конкретно - stm32. Из даташита следует, что максимум они выдерживают Vdd+4 вольт. Но даже у супрессоров с рабочим напряжением 3,3 вольта напряжение пробоя выше этого значения (которое обозначается Vclamping), а V(BR) около 5 вольт, так каким напряжением руководствоваться при выборе?

[Myron]

Вы меня неправильно поняли, на картинке - внутреннее устройство линии порта ввода/вывода stm32. Просто Вы писали, что внутри ИС стоят защиты от положительных бросков, а от отрицательных - редко. А я везде видел, что диоды и на питание и на землю стоят.
Вот я пытаюсь вырабатывать свое мнение, с Вашей помощью в том числе.

Тут не мнение, а знание и понимание важно - есть ли выбросы и какие. Приведите вашу схему с указанием длины цепей на пины.

Я понял, но разве быстродействие диодов не имеет значения? Тут с самого начала меня интересует только вопрос защиты от статики. Конкретно - stm32. Из даташита следует, что максимум они выдерживают Vdd+4 вольт. Но даже у супрессоров с рабочим напряжением 3,3 вольта напряжение пробоя выше этого значения (которое обозначается Vclamping), а V(BR) около 5 вольт, так каким напряжением руководствоваться при выборе?

Минимальное напряжение супрессора должно быть выше рабочего напряжения пина с доп. допуском. Я уже два раза это писал. Приведите схему свою.

[Atlantis-]

Тут не мнение, а знание и понимание важно - есть ли выбросы и какие. Приведите вашу схему с указанием длины цепей на пины.

Схема простая - нога МК подтянута резистором на питание и выведена на разъем, когда втыкается штекер, нога соединяется с землей, сигнализируя о подключении. Длина цепи? Ну не знаю, 8-10 см

Минимальное напряжение супрессора должно быть выше рабочего напряжения пина с доп. допуском. Я уже два раза это писал. Приведите схему свою.

Да я понял про рабочее напряжение, я не про него спрашивал.
На картинке характеристика супрессора, Vrm - рабочее напряжение супрессора, то про что Вы мне говорили.
А я спрашивал про Vbr и Vcl. Например напряжение на пине 3,3 вольта. Я понимаю, что Vrm должно быть больше 3,3.
У меня вопрос, если пин выдерживает 7 вольт, то Vbr должно быть меньше 7 или Vcl?

Myron, человек явно читает собственную тему через три строки со смартфона бегом за самокатом, так что без толку.

Обоснуйте пожалуйста

Сообщение отредактировал Atlantis- - Mar 3 2018, 18:37

[Baser]

Схема простая - нога МК подтянута резистором на питание и выведена на разъем, когда втыкается штекер, нога соединяется с землей, сигнализируя о подключении. Длина цепи? Ну не знаю, 8-10 см

Вы шутите? Действительно планируете ножку МК медным проводником вывести прямо на внешний разъем прибора?
Если так, то эту ножку никакие супрессоры не спасут.

Вам же говорили про последовательный резистор. Он ограничит ток через трансил. При этом сместит рабочую точку трансила ближе к нулю, где у него будет меньшее рабочее напряжение. Плюс на резисторе часть напряжения упадет.

[Atlantis-]

Вы шутите? Действительно планируете ножку МК медным проводником вывести прямо на внешний разъем прибора?
Если так, то эту ножку никакие супрессоры не спасут.

Вам же говорили про последовательный резистор. Он ограничит ток через трансил. При этом сместит рабочую точку трансила ближе к нулю, где у него будет меньшее рабочее напряжение. Плюс на резисторе часть напряжения упадет.

Говорили, а еще говорили, что этот резистор при статике первым же и сгорит, если конечно это не 2-х ваттный МЛТ

[Myron]

Говорили, а еще говорили, что этот резистор при статике первым же и сгорит, если конечно это не 2-х ваттный МЛТ

Ну вот опять, что делать нам? При 8кВ контакте и 15кВ бесконтакте статики не сгорит, а деградирует от каждого воздествия, даже МЛТ-2. Деградация зависит от уровня и количества воздействий. Как еще подробнее?

[Atlantis-]

Ну вот опять, что делать нам? При 8кВ контакте и 15кВ бесконтакте статики не сгорит, а деградирует от каждого воздествия, даже МЛТ-2.

Неважно, суть та же. Кстати, Вы какие то эксперименты проводили? У меня на работе статейка была, вместо супрессоров на пины ставят конденсаторы. Так вот в той статье пишут, что 0402 кондеры деградируют, а 0805 вроде как можно ставить