Zener Diode untuk perlindungan tegangan lebih

10

Saya sedang mempertimbangkan untuk menggunakan Zener diode untuk proteksi tegangan berlebih untuk pin input digital.

Peringkat maksimum absolut untuk pin IC tipikal diberikan mulai dari (GND-0.3V) hingga (VDD + 0.3).

Saya dapat menggunakan dioda Zener untuk membatasi tegangan di bawah VDD. Namun, tegangan maju dioda zener tipikal adalah 0.7V. yang gagal membatasi tegangan rendah ke -0.3V.

Sinyal saya adalah sinyal 1MHz, dan apakah aman untuk diabaikan karena perbedaannya kecil dan durasinya pendek?

diodes protection zener surge-protection Steve
sumber
1
Anda dapat membatasi kunjungan negatif dengan dioda shottky secara paralel dengan zener Anda. Trik Anda akan menemukan zener yang dijamin menyala di jendela 0,3 V antara Vdd dan nilai maksimum absolut IC Anda. Lebih penting lagi, sumber apa yang Anda sambungkan sehingga Anda khawatir akan melanggar batas tegangan input?
The Photon
1
Anda juga dapat menggunakan Schottky dari sinyal (anoda) ke VCC (katoda) untuk menjepit sinyal ke VCC + 0.3V.
John D
Berapa voltase maks / min sinyal Anda?
PDuarte
@PDuarte Signal akan memiliki amplitudo AC maksimum 15V dengan bias DC stabil 2,5V
Steve

Jawaban:

6

Untuk perlindungan tegangan berlebih dari saluran sinyal, dioda zener umumnya merupakan pilihan yang buruk. Anda belum memberikan cukup detail aplikasi Anda untuk saya berikan banyak alasan spesifik, tetapi Anda harus mempertimbangkan yang berikut:

  1. BZX84C 3.3V zener memiliki kapasitansi hingga 450pF. Anda memiliki sinyal 1MHz, yang mungkin akan dilemahkan karena efek filter RC di sirkuit Anda.

  2. Zeners tidak memiliki tegangan konduksi yang ditentukan dengan tajam. Mereka mulai melakukan pada tegangan yang jauh lebih rendah daripada tegangan zener Vz. Ini menjadi masalah ketika sinyal Anda memiliki impedansi sumber tinggi, atau jika Anda telah memperkenalkan beberapa resistansi seri untuk mencoba membatasi efek dari tegangan berlebih. Untuk mengatasi ini, Anda mungkin perlu menggunakan zener tegangan lebih tinggi, tetapi ini kemudian mengalahkan tujuan memasukkan zener.

  3. Jika Anda khawatir tentang transien tegangan tinggi berenergi tinggi maka zener tidak ada gunanya sama sekali. Bereaksi terlalu lambat, dan tidak dapat menyerap banyak energi.

Secara umum, untuk saluran sinyal, penekan tegangan transien adalah bagian yang jauh lebih baik.

Steve G
sumber
18

Anda dapat mempertimbangkan Transient Voltage Suppressor (TVS). Mereka pada dasarnya adalah pengaturan dioda yang dimaksudkan untuk melindungi sirkuit seperti milik Anda dari kelebihan / kekurangan voltase. Karena mereka dirancang untuk bekerja dengan mikrokontroler dan perangkat lain untuk tujuan ini, Anda dapat memilih rentang tegangan yang Anda gunakan saat membelinya (misalnya dirancang untuk 3.3V dan masuk ke penjepit penuh pada 3.5V).

Rentang tegangan operasional dan toleransi untuk perangkat ini biasanya lebih baik daripada dioda zener lurus.

Perlindungan negatif juga termasuk dalam paket. Mereka bekerja sangat baik untuk perlindungan ESD. Ada banyak dari mereka di luar sana, tetapi di sini ada satu contoh:

http://www.semtech.com/images/datasheet/uclamp3301d.pdf

Skema Dioda TVS

milde
sumber