TVS diode sebelum atau di belakang resistor

Cara terbaik untuk melindungi pin AVR bagi saya adalah filter RC dan dioda TVS tapi saya tidak tahu satu hal. Saya telah melihat skema di mana TVS diode sebelum RC filter seperti pada skema pertama.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Tetapi sebelum resistor itu adalah arus yang lebih besar sehingga dioda TVS akan meledak lebih cepat daripada dalam situasi dioda TVS akan berada di belakang RC seperti pada skema kedua.

^{mensimulasikan rangkaian ini}

Pertanyaannya adalah: Cara melindungi input AVR mana yang lebih baik, pertama atau kedua?

Anda memiliki tiga komponen di sana yang semuanya ada untuk melindungi AVR, tetapi semua melakukan pekerjaan yang berbeda.

Resistor ada untuk menghentikan tegangan tinggi keadaan tunak.

Kapasitor adalah untuk menghapus riak / RF / transien lambat.

TVS adalah untuk menekan transien cepat.

Untuk mendapatkan yang terbaik dari perlindungan Anda, Anda harus memiliki jalur terpendek (induktansi terendah) kembali untuk impuls transien cepat (seperti ESD). Untuk melakukan ini, Anda paskan TVS (perangkat yang merespon tercepat) sedekat mungkin dengan input ke papan. Kapasitor kemudian akan menjadi sedikit lebih jauh dalam (tergantung pada tata letak dan desain) dan resistor (yang hanya berurusan dengan situasi yang sangat lambat, atau kondisi tunak) dapat cukup banyak berada di pin AVR

EDIT: Seperti beberapa jawaban lain telah ditambahkan, Anda dapat menggunakan dioda (terutama dioda Zener) untuk menjepit tegangan rel sinyal. Perbedaan penting antara dioda Zener dan dioda TVS adalah kecepatan reaksi dan disipasi daya: Zener akan menjepit tegangan pada kondisi stabil, tetapi tidak akan menangkap lonjakan cepat dari ESD atau kejadian serupa. TVS akan bereaksi dengan cepat dan menangkap lonjakan, tetapi tidak dirancang untuk menangani peristiwa tegangan berlebih yang berkelanjutan.

Resistor berguna sebelum dan sesudah TVS untuk melayani tujuan yang berbeda. Tutup dapat ditempatkan secara paralel dengan TVS atau langsung di pin prosesor; yang terakhir akan memberikan perlindungan yang agak lebih, tetapi juga akan menyebabkan prosesor merespons lebih lambat terhadap perubahan input.

Jika input ke perangkat terhubung ke kapasitor terisi-up (misalnya 100V) dan tidak ada resistor di mana pun, TVS mungkin dengan cepat menjepit ke 6V, tetapi dioda perlindungan internal prosesor akan memiliki jumlah arus yang sangat besar yang dipaksa melaluinya dengan drop satu volt. Sebagian besar energi dari kapasitor akan hilang di TVS, tetapi prosesor masih akan menyerap jumlah yang merusak. Lebih jauh, hampir semua energi perlu ditangani oleh TVS.

Menambahkan resistor antara dunia luar dan TVS akan mengurangi arus, tetapi karena resistor akan memiliki hampir 100 volt, itu akan melewati sejumlah besar arus, dan arus itu akan berakhir mengalir melalui dioda perlindungan chip. Seperti di atas, TVS akan membantu, tetapi menyisakan sejumlah besar energi untuk ditangani chip. Dalam skenario ini sebagian besar energi akan dihamburkan oleh resistor daripada TVS, sehingga TVS akan ditekankan kurang parah.

Menempatkan resistor antara TVS dan chip, tetapi tidak antara TVS dan dunia luar, akan melindungi chip asalkan TVS mampu menjepit tegangan secara efektif, karena resistor itu sendiri hanya akan memiliki beberapa volt di atasnya. TVS, bagaimanapun, akan dihilangkan dengan menghilangkan hampir semua energi dari kapasitor.

Menempatkan resistor di kedua sisi TVS akan memberikan perlindungan terbaik. Sebagian besar energi akan dihamburkan dalam resistor pertama, membuatnya lebih mudah bagi TVS untuk menyerap sisanya, sedangkan resistor kedua akan membatasi arus puncak yang dimasukkan ke dalam CPU.

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Sirkuit di atas dapat disimulasikan, dengan relay dibuka dan ditutup untuk menunjukkan berbagai kombinasi resistor yang ada dan tidak ada. Gunakan tombol "Simulasi" dan tab "Domain waktu", dan "jalankan simulasi domain waktu". Jejak atas menunjukkan arus dalam dioda penindasan dan "chip" [disimulasikan di sebelah kanan oleh dioda dan resistor ke VDD]. Jejak bawah menunjukkan arus melalui resistor perlindungan kanan; yang akan menjadi nol ketika relai korsleting resistor, tetapi ini menunjukkan arus dalam miliamp dan bukan amp. Menambahkan resistor pertama sangat memotong jumlah total arus yang diserap oleh dioda penekan dan chip, tetapi hanya dengan resistor pertama chip masih memiliki arus puncak yang agak tinggi. Menambahkan hanya resistor kedua akan melindungi chip dengan cukup baik,

Jika Anda memberi daya pada perangkat Anda dengan pasokan 5V, Anda perlu memastikan bahwa tegangan input pin tetap dalam kisaran tertentu (tergantung pada lembar data), Ketika sumber tegangan input diambil dari catu daya yang sama, maka Anda tidak perlu khawatir banyak tentang Itu.

Tetapi bagaimana jika AVR menerima sinyal digital dari sumber lain seperti sensor, perangkat lain yang diberdayakan dengan catu daya sendiri. Bisakah kita yakin bahwa tegangan akan selalu dalam batas aman? Inilah mengapa Anda perlu menggunakan dua dioda ESD (D1 dan D2) alih-alih satu TVS untuk melindungi logika dari tegangan berlebih dan tegangan di bawah. Dan jika Anda berharap bahwa tegangan input mungkin terlarang, kita perlu menambahkan resistor pembatas arus R1 dan kapasitor C1 untuk membuat filter RC, bagian resistor berfungsi sebagai resistor pembatas arus, sementara kapasitor menambahkan penyaringan gangguan dan sinyal input debounces. .
Saya harap ini menjawab pertanyaan Anda.

Jika Anda meletakkan resistor "di luar" (ke arah sumber energi sementara) TVS, ia akan menghilangkan sebagian energi sementara ketika TVS menyala. Ini akan memungkinkan Anda untuk menggunakan TVS yang lebih kecil (peringkat energi lebih rendah).

Lihatlah seperti ini:

1. Transien terjadi, dan tidak ada aliran arus, tetapi tegangan tinggi muncul di kedua sisi resistor.
2. TVS melihat tegangan tinggi ini dan melakukan ke ground.
3. Itu secara efektif hubung singkat, jadi sekarang arus mulai mengalir melalui resistor dan TVS ke ground.
4. Kerugian IR pada resistor menghilangkan transien sebagai panas
5. Arus maksimum yang terlihat oleh TVS terbatas pada V (transient) / R

Yang kedua.

Dengan tata letak ini Anda melindungi mikrokontroler dari kerusakan, dan juga melindungi sinyal input dari korslet ke ground melalui TVS saat menjepit transien.

Edit:

@Puffafish benar. Anda akan mendapatkan perlindungan terbaik menempatkan TVS pada input sinyal. Jadi tata letak pertama lebih baik.

Lagi pula, menempatkan resistor di depan TVS memiliki manfaat melindungi input singal (dan TVS itu sendiri).