Выключатель питания защищает устройство от защелкивания при воздействии ЭСР

ON Semiconductor MOC211M BSS138

Emerson Segura

EDN

При определенных условиях электростатические разряды (ЭСР) могут повредить цифровые схемы, вызывая их защелкивание. Например, когда схема переключается электростатическим разрядом, паразитные транзисторы, обычно являющиеся неотъемлемыми частями устройств КМОП, могут вести себя как тиристоры. После воздействия электростатического разряда тиристор создает низкоомный путь между частями КМОП устройства. Если в этот момент немедленно не отключить питание от схемы, устройство может быть повреждено. Электростатические разряды, вызванные прикосновением человека, представляют собой серьезную проблему для мобильных промышленных и медицинских устройств. Для адекватной защиты от ЭСР большинству медицинских и промышленных устройств требуется заземленный путь возврата токов электростатического разряда. Но в реальном мире мобильные устройства могут работать в условиях, где правильно заземленные розетки отсутствуют.

Для защиты дорогостоящего оборудования от повреждения защелкиванием, даже там, где ЭСР заземления нет, можно добавить схему аварийного отключения питания, показанную на Рисунке 1. В нормальных условиях ток, идущий в защищаемые от ЭСР устройства, создает небольшое падение напряжения на измерительном резисторе R6. Делитель напряжения, образованный резисторами R4 и R5, определяет пороговый уровень тока, включающего светодиод оптоизолятора IC1, и при нормальном рабочем токе светодиод выключен.

При обнаружении всплеска тока эта схема разрывает цепь питания и обеспечивает восстановление схемы после защелкивания, вызванного электростатическим разрядом.
Рисунок 1. При обнаружении всплеска тока эта схема разрывает цепь питания и обеспечивает
восстановление схемы после защелкивания, вызванного электростатическим разрядом.

Выход микросхемы IC1 управляет затвором нормально открытого MOSFET Q1. Когда происходит защелкивание, потребление тока источника питания быстро увеличивается – на порядок или более. Большое падение напряжения, возникающее на резисторе R6, открывает светодиод оптопары IC1, что, в свою очередь, включает фототранзистор IC1, и MOSFET Q1 в течение несколько миллисекунд закрывается, прерывая подачу питания на устройства, чувствительные к электростатическим разрядам. Программа, управляющая системой, должна обеспечивать автоматическое восстановление после прерывания питания.

Взаимосвязь между пороговым током IT и сопротивлениями резисторов R4 и R5 описывается следующей формулой:

где

VLED – прямое падение напряжения на светодиоде,

VCC > VLED.

Значение порогового тока IT должно быть больше или равно прямому падению напряжения на светодиоде оптоизолятора, деленному на сопротивление токоизмерительного резистора R6. Кроме того, нестабилизированное напряжение источника питания должно превышать прямое падение на светодиоде. Резистор R1 обеспечивает путь для тока утечки базы IC1, а резисторы R3 и R2 определяют пороговое напряжение выключения на затворе MOSFET Q1.

Прямое падение напряжение на светодиоде оптоизолятора равно 1.2 В. При показанных на Рисунке 1 номиналах компонентов схема мгновенно прерывает VCC, если ток источника питания, индуцированный электростатическим разрядом, превышает примерно 300 мА. Общая стоимость шести резисторов, одного MOSFET и одного оптоизолятора составляет приблизительно $1 (в больших партиях).

Материалы по теме

  1. Datasheet ON Semiconductor MOC211M
  2. Datasheet ON Semiconductor BSS138

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Power-supply interrupter fights ESD-induced device latch-up

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

MOC211M Купить ЦенаКупить MOC211M на РадиоЛоцман.Цены — от 15,13 до 24,80
16 предложений от 8 поставщиков
SMALL OUTLINE OPTOCOUPLERS TRANSISTOR OUTPUT
ЭИК
Россия
MOC211M
Fairchild
от 15,13 ₽
Элитан
Россия
MOC211M
ON Semiconductor
24,80 ₽
Электродеталь- Поставка
Россия
MOC211M SOP8
Fairchild
по запросу
ЗУМ-СМД
Россия
MOC211M
ON Semiconductor
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Полевик включен повторителем и на нем по-любому будет падать 1.5В (его пороговое напряжение), какой в этом глубокий смысл? "MOSFET Q1 в течение несколько миллисекунд закрывается, прерывая подачу питания на устройства" чтото мне сдается, что Q1 не закроется, а просто перейдет в режим ограничения тока, при этом защелкивание никуда не денется! И потом есть же схемы защиты по току безо всяких оптронов, зачем усложнять...
  • Вся схема - муть голубая, высосанная из пальца. При таком измерительном резисторе (47 Ом) даже при токе 0,1 А всё питающее напряжение осядет на нём, превратившись в тепло, мощностью 0,5Вт. Предельный ток открытого полевика составляет 0,2А, а его сопротивление в открытом состоянии равно 3,5 Ом! Это почти 7,5% от R6. Все защищаемые устройства помрут с голоду, прежде чем их ударит ЭСР. :)
  • Схема, как выразился САТИР, конечно мутная, но есть в ней рациональное зерно. Наверное, автор применил оптрон, желая отвязаться от пресловутого ЭСР, сделав таким образом управление затвором Q1 вполне детерминированным (в момент прихода ESD!). Но относительно медленной [B]активной токовой защитой[/B] он не нивелирует сам разряд, а пытается спасти уже защелкнутые компоненты "на грани пробоя". Но кто знает где эта грань... Контролировать же момент появления ESD, время действия которого от силы десятки наносекунд, ему не по зубам. Вот тут перечислены современные средства защиты [url]https://www.compel.ru/lib/66141[/url]