Hep bir parçası mutlak maksimum dereceleri olduğunu düşünmüşümdür sen ihlal etmeyeceksin o sınırlar. Dönemi. Hikayenin sonu.

Bununla birlikte, başka bir mühendis, bir mikrodenetleyici G / Ç pimindeki giriş gerilimi için mutlak maksimum değeri aşmanın uygun olamayacağına karar veriyor. Spesifik olarak, 30uA ile sınırlı akım olan 5v'yi mutlak maksimum voltajlı 3.8v (Vdd + 0.3V <= 3.9V) uygulamak istiyor. Kelepçe diyotları olan argüman aşırı voltaj ile ilgilenecektir.

Veri sayfasında mikrodaki G / Ç donanımıyla ilgili hiçbir şey bulamadım.

Bir parçadaki mutlak maksimum puanı aşmak ne zaman uygundur?

Veri Sayfası

Kullanici rehberi

Maksimum derecelendirmeleri aşmak asla güvenli değildir. Örneğin üretim süreci spesifikasyondan çıkmışsa, güç transistörleri bir prototip çalışma ıslatma testinde başarısız oldum ve üretici bir hata kabul ettiğinde), derecelendirmeler dahilinde bir noktada çalışmak bile başarısızlıkla sonuçlanabilir.

Çalıştığınız 'güvenli' bölgeden ne kadar uzak olursa, erken başarısızlık olasılığı da o kadar yüksek olur. Belki saniye, belki ay - genel olarak analiz yapılmaz. Nadiren, (bazen cihazlar daha olgunlaştıkça daha yaygın hale geldikçe) bir üretici maksimum derecelendirmelerin bir kısmını rahatlatabilir - özellikle zaman sınırlı baskılarla ilgili derecelendirmeler.

Belirttiğiniz durumda, mutlak maksimum derecelendirmelerin muhtemelen bir yaklaşım olduğunu belirlediniz. Akma empedansı yüksek olan akımları, kırılma gerilimlerini aşmadan pimler üzerinde oldukça güvenilir bir şekilde kabul edilebilir (ve belki de pim kelepçelendiği için böyle bir değeri geçemezsiniz). Ayrıca, silikonun beklenmedik kısımları çeşitli voltaj durumlarında iletildiyse, kilitlenme riski vardır.$\mu A$

Bunun, çalışma ömrü 10 yıl olan 100.000 parçadan oluşmasını beklemeyin. Eğer zaman zaman felaket başarısızlıkla yaşayabilirseniz, belki de tasarım yine de makul. 6 ay kullanım ömrüne sahip bir 5 dolarlık üründeki hata ayıklama limanı ise, daha makul olacaktır.

Mutlak maksimum derecelendirmeyi aşmak kötü bir fikirdir.

Çok sınırlı bazı durumlarda, dikkatlice sınırların ötesine bir şey sokmak riskli olabilir. Bu, örneğin sıcaklığın her zaman 25 ° C'nin altında olacağını bildiğiniz bir kerelik durumlar için geçerli olabilir ve bunun sonucu olarak başka bir şeyi ihlal etmekten kurtulabileceğinizi düşünebilirsiniz. Ayrıca, işe yarayabilecek hiçbir şey ya da bir şeyin olmadığı McGyver tipi durumlar için de geçerli olabilir .

Bir üretim tasarımında sınırları aşmak uygun değildir.

Özel bir durumda, bir pimin üzerindeki maksimum voltaj ve bu pinin içindeki maksimum akım olmak üzere iki limit vardır. Eğer 30 AA ile sınırlı ise, gerçekten 5 V kullanmıyorsunuzdur. Koruma diyodu boyunca sadece 30 AA ile maksimum voltajın gerçekten aşılmaması mümkündür. Veri sayfasını dikkatlice okuyun.

Bir zamanlar Atmel'den (TI değil, biliyorum - hala ilginç) bir uygulama notu ile karşılaştım.

Cihazı VCC'nin üstündeki ve GND'nin altındaki voltajlardan korumak için AVR, G / Ç pinlerinde dahili sıkıştırma diyotlarına sahiptir (bkz. Şekil -1). Diyotlar pimlerden VCC ve GND'ye bağlanır ve tüm giriş sinyallerini AVR'nin çalışma voltajı içinde tutar (aşağıdaki şekle bakın). VCC + 0.5V'den daha yüksek herhangi bir voltaj VCC + 0.5V'ye (0.5V, diyot üzerindeki voltaj düşmesidir) düşürülecek ve GND - 0.5V'nin altındaki herhangi bir voltaj GND - 0.5V'a kadar zorlanacaktır.

...

Seri giriş direnci 1MΩ dirençtir. Sıkıştırma diyotlarının maksimum 1mA'dan daha fazla iletken olması tavsiye edilmez ve 1MΩ daha sonra yaklaşık 1.000V'luk bir maksimum voltaja izin verir.

Öyleyse, görünüşe göre Atmel, MCU'larındaki sıkıştırma diyotlarını 1 mA'ya kadar bu şekilde kullanmanın uygun olmadığını düşünüyor. (Uygulama Notları'nın otoritesi hakkında tartışabilmenize rağmen)

Şahsen, bunun hakkında ne düşüneceğime hala tam olarak emin değilim. Bir yandan, Atmel, sıkıştırma diyotları aracılığıyla 1 mA'ya kadar kaynak yapmanın / batmanın uygun olduğunu belirtirse, o zaman bu akımdan (ve 30µA kesinlikle buna hak kazanır) iyi saklanırsanız sorun yaşamadım. Ayrıca, bu şekilde kullanılırsa, aslında voltaj özelliklerini aşmazsınız; diyotlar sonuçta onu kısar.

Diğer yandan, öyle böyle sıkıştırma diyot kullanılması tamam mı? Veri sayfalarında diyot akımını bağlama hakkında hiçbir şey bulamadım, bu yüzden bunun için tek kaynak bir Uygulama Notu.

Böylece, TI'den kenetleme diyotları vasıtasıyla maksimum akımı belirten belgeleri bulmayı deneyebilirsiniz. Belki de veri sayfalarında veya Uygulama Notlarında bu kullanımlara izin veren veya vermeyen bilgileri içerirler.

Ancak güvende olmak istiyorsanız, kendi sıkıştırma diyotlarınızı, tercihen düşük Vf olanları, yani Schottkys'i eklemekten daha iyi olursunuz. Veya basit bir voltaj bölücü kullanın. Bu şekilde özellikleri ihlal edip etmediğinizi merak etmenize gerek kalmayacak.

Güncelleme, Ağustos 2019

Bu cevapta uygulama notu ile karşılaştığımda, aslında bu yapıyı sıfır-sıfır algılama için kullanmaya başladığım bir hobi projesi yapıyordum. (Şematik dahil, daha fazla ayrıntı için bu soruya bakın ; bu R8 / R9).

Devre, 230VAC'yi 2MΩ'den doğrudan bir ATTiny85'teki PB3'e bağlar ve ESD diyotlarından yaklaşık 58µA RMS / 163µA tepe noktası koyar. Her şey hakkında nasıl hissedeceğimi hala tam olarak bilmiyorum; kullanma motivasyonum, projenin kısmen minimalizm konusunda bir alıştırma olduğuydu ; Devreyi ne kadar düşürdüğümü ve hala iyi çalışmasını sağladığımı görmek.

Duygular ne olursa olsun, üç yıl sonra yoğun kullanımdan sonra, MCU hala iyi çalışıyor.

Yapacağın şeyi yap ¯ \ _ (ツ) _ / ¯

Genel olarak mutlak azami derecelendirmenin aşılmasıyla ilgili olarak, diğer cevapların bunu ele aldığını düşünüyorum (yani yapmayın).

Bir G / Ç pin mutlak maksimum voltaj derecesiyle ilgili olarak, yüzeyde görünmesi biraz daha karmaşıktır. G / Ç'nin VCC ve GND'ye karşı dahili koruma diyotlarına sahip olduğu (olağan) durumda, iki mutlak maksimum değeri dikkate almanız gerekir: mutlak maksimum voltaj ve mutlak maksimum enjeksiyon akımı. Eğer mutlak maksimum voltajları aşmazsanız, o zaman sorun değil. Öte yandan, girişiniz mutlak maksimum enjeksiyon akımının altında olacak şekilde sınırlandırılmışsa (örn. Bir direnç ile),iyi olmalı :)). Bunu açıklayan mükemmel bir uygulama notu: http://www.nxp.com/assets/documents/data/tr/application-notes/AN4731.pdf

Özellikle listelediğiniz cihaz için mutlak maksimum enjeksiyon akımı için herhangi bir değer bulamadım.

Bu gibi durumlarda, sınırlara yaklaştığınız ve / veya ihtiyaç duyduğunuz verileri bulamadığınız durumlarda, doğrudan üreticiye başvurmanızı ve konuyu Uygulama Mühendislerinden biriyle tartışmanızı tavsiye ederim (korkmayın) üreticilere uzanarak, genellikle yardımcı olmaktan çok mutlular!)

Mühendisin ne düşündüğü doğru olsa da, kesinlikle akıllıca değil.

Kelepçe diyotları öngörülemeyen durumlar içindir. Cehalet ve özensiz tasarımları telafi etmeyi amaçlamıyorlar. Bunu yaparak tüm güvenlik marjları ortadan kalkar. Tasarım, imalatçı tarafından yapılan toleransta veya sebep ve tasarımda başarısızlık ne olursa olsun biraz daha kötü. Bir teknisyen tökezlerse arkaplanı bilmeden böyle bir durumu kabul eder, ne olduğunu anlamak için çok zaman harcayabilir.

Bu nedenle, şartlar dahilinde değil ve kalmak.

Diğer cevaplarda belirtilmediğinden, bir mikroişlemcinin bir pimindeki maksimum derecelerin aşılması da aşağıdakilerle sonuçlanabilir:

• Mikrodenetleyici açılmadan önce uygulanırsa (hatta mikrosaniye tarafından bile), mikro kilitlenip felaketle sonuçlanabilir.

• Mikro tamamen kapalıyken veya kapalıyken uygulanırsa, bu akım koruma diyotları üzerinden güç raylarına akar, güç verir veya tamamen kapanmasını önler.

EEBlog'tan Dave Jones'un bu davranışı gösteren güzel bir videosu var .

Solution Daha güvenli bir çözüm, Aygıt kaçak etkin seri direncine bağlı olmak yerine, aşırı gerilimi sıkıştırmak için bir TVS diyotu yerleştirir. R serisi akımı sınırlayacaktır ve bu akım güvenli olduğu için SÜREKLİDİR, tamam olmalıdır. Ancak EĞER kapasitif kuplaj ve ESD koruması tehlikeye girerse, düşük Z kelepçe TVS kelepçe diyodu Vcc'ye en iyisidir (3.6V TVS).

Bu Cevap, Ohm Yasasını kesin değerler olmayan bazı makul tahminlerle kullanabilir.

ABSOLUTE MAX aşıldığında, başarısızlık veya bebek ölümü olasılığı keskin bir şekilde artar.

MTBF, hangi parametreye ve aşırı miktara bağlı olarak on yıllarca mikrosaniyeye kadar gidebilir.

• Arayüz akımının ESD'den nasıl sınırlandırıldığı ve korunduğu aşağıda açıklanmaktadır.

ESD kelepçe diyotlar, tüm diyot gibi, belirli voltaj düşümü için derecelendirilir Vf , bazı nominal akımının ise VGS daha az 0.5V veya daha az Hafifletebilir 3kV ani için aradaki direnç sınırlayan bir dizi akımla iki aşamada genellikle ve CMOS eşik Bu ESD diyotları, ara yüzün hızlı tepki vermesi ve ayrıca diyodun hızlı tepki vermesi için 1pF'lik küçük bir ters eğimli kapasitans elde etmek için küçük bağlantı boyutundan dolayı genellikle 5mA DC akım ile sınırlıdır.

ESD koruma sınıfının 100pF'lik bir standart deşarjdan 1kV @ 5mA olduğunu varsayalım. Tüm Diyotlar, W güç derecesinin tersi olan bir dahili ESR'ye sahiptir.

1. diyottaki voltaj düşüşünü ve ESD diyotları için 5mA tipik akım limitinden voltaj düşüşünü tahmin edebiliriz. Eğer Vf = 1V olduğunu tahmin edersek, tahmin edilen ESR değeri 1 / (5mW) = 200 Ohm olan 5mW diyot (5mA * 1V) olabilir.

Fakat 200 Ohm'un üzerindeki 1kV ESD, ilk diyotta 5V'luk bir yükselmeye neden olur.

Bu nedenle, seri olarak tahmin edilen 10K değerinde bir 2. diyot gerekmektedir. Şimdi ESD spike 5V / 10k = 0.5V olup, CMOS kapılarının Vgs eşik alt tetiği seviyesinin altında olması yeterlidir.

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Bu bağlamda 30 uA küçük mü?

Kıskaç diyottaki güç dağılımını hesaplamaya ne dersiniz, diyot hacmine bölün (yani geometri boyutuna bakın) ve sonra diyottaki silikonun bu en yüksek gerilme seviyesi uygulandığında ne kadar hızlı ısınacağına bakın - Ne sıcaklık ulaşıyor mu? Eritecek mi?

Bu basit makul hesaplamalar sen devam gerçek yüklemeler ele almak ve bunları keşfetmek için yapabileceği ile iş arkadaşınıza. Isıl etkileri, voltaj gerginliğini, başıboş kapasitanstan (1) dV / dt ve benzerlerini kapatabiliyorsanız, o zaman bir tasarıma sahip olabilirsiniz .

Ancak, en az bir sorunun tutkuları engelleyeceğini göreceğinizi sanıyorum (belki de bu yüzden maksimum limitleri budurlar ;-).

(1) kaygısızlık kapasitansı, o küçük koruma diyotu ile boşaltılacak olan akım sınır direncini kapsayan ve özellikle hayatta kalsa bile sabit bir DC güç yükü tarafından takip edildiğinden, yeterli termal kapasiteye sahip olmayabilir. .

Çoğu Microchip PIC cihazında bu işe yarar ve aynı zamanda şartname dahilindedir. Akım sınırlayıcı (30µA) voltaj bölücü olarak çalışır.

Bazen ilk kez kullanıldığında ara verdiklerinin doğru olması uygunsa, reytinge daha az önem verebilirsin. Şişeden gaz salınan bir solenoid valfı çalıştıran bir kontrol cihazı yapmak istediğinizi varsayalım. Gaz serbest bırakıldıktan sonra işe yaramaz olacak. Bu durumda, solenoid valfı yalnızca bir transistörle çalıştırabilirsiniz. Kapatıldığında, akımın kollektörü ve vericisi arasında geçmesine izin verecek şekilde kırılır. Fakat sorun yok çünkü cihaza artık ihtiyaç duyulmuyor.

Belki de kesinlikle elektronik değil, ateşlemeli ateşleyicidir. Nikrom tel ve 12V araç aküsü uzunluğu. Hobi roketi insanları motorlarını çalıştırmak için her zaman bunu yapar.

Bir sigorta, anma kapasitesinin ihlal edilmek üzere tasarlandığından (güvenli bir şekilde) benzerdir.