Как определить, нужна ли мне защита от электростатического разряда? (MOSFET H-мост)

Я разрабатываю H-мост, используя МОП-транзисторы IRLZ44N , микросхемы драйверов IR2104 и диоды UF5401 .

Текущая схема выглядит так:HBridge

Он будет использоваться на устройстве с батарейным питанием, поэтому реальное заземление недоступно, корпус будет пластиковым или почти пустым.

Единственное место, где человек может коснуться, это клеммы двигателя и разъем питания.

Во многих вопросах я читал, что надлежащая защита от электростатического разряда очень важна, и такие компоненты очень чувствительны, но даже в этом случае я сбит с толку, поскольку в большинстве руководств по H-мосту ничего не говорится о защите от электростатического разряда.

TL;DR: Нужна ли мне дополнительная защита для обычного варианта использования этих компонентов?

Ответы (3)

МОП-транзисторы не чувствительны к электростатическому разряду на истоке и стоке. Если вы отключите выход моста, транзисторы примут на себя удар: емкость сток-исток ограничит время нарастания переходного процесса, и они рассчитаны на энергию лавинного пробоя в несколько сотен миллиджоулей при комнатной температуре. Затвор транзисторов чувствителен к электростатическому разряду, но это не открытое соединение. Я бы больше беспокоился о том, что светодиоды оптопары перегорают, но даже они довольно прочные. Если вход источника питания заблокирован, входные фильтрующие колпачки пропускают большую часть импульса.

Что насчет микросхем драйверов? Они пришли в очень плотной упаковке, поэтому я забеспокоился, что недостаточно осторожен.
На практике электростатический разряд редко представляет собой проблему, если только вы не находитесь в сухой среде, не имеете дело с особо чувствительными деталями (например, с прецизионными и радиочастотными компонентами) и/или не производите платы для коммерческой продажи. Хотя большинство современных ИС имеют внутренние защитные диоды на всех возможных выводах для снижения электростатического разряда, они чувствительны, особенно на входах логического уровня. Насколько чувствителен каждый компонент, обычно указано в техническом описании, если вам интересно. Контакты вашей микросхемы драйвера не видны, поэтому я бы не стал слишком беспокоиться об этом.

У тебя есть это. Поместите фиксирующие диоды рядом с разъемом двигателя и убедитесь, что рядом с ними имеется хорошее емкостное шунтирование.

Вам нужна защита от электростатического разряда? Это действительно зависит от того, к чему подключен H-мост. Есть несколько источников электростатического разряда, о которых вы можете беспокоиться.

Наиболее вероятным из них являются люди, несколько тысяч вольт (8 кВ для модели человеческого тела) — это то, к чему вам нужно подготовиться, если что-то, что будет подключено к h-мосту, будет подвергаться воздействию людей. Это действительно зависит от того, является ли ваше устройство закрытым. Если это больше похоже на клетку Фарадея с каким-то проводящим материалом вокруг нее, у вас не будет особых проблем. Я нарисовал схему, чтобы дать несколько способов подумать об электростатическом разряде. Емкость воздуха составляет пикофарад, когда что-то заряжается, как палец, он начинает заряжать воздух вокруг себя. если получится замкнуть конденсатор пробьется и закоротит. Важно то, что находится внутри вашей коробки. Есть ли двигатель, подверженный воздействию внешнего мира, который может быть путем низкого импеданса для проникновения электростатического разряда в вашу цепь, такую ​​​​как R4? Существуют ли винты, такие как R1, которые соединяются с землей для ESD, чтобы сделать обратный путь через ваш продукт? Если ваш случай полностью изолирующий, то у ESD не будет много возможностей пройти через него. Но если бы у вас был двигатель, подключенный к h-образному мосту, и несколько винтов, проходящих через корпус, тогда мог бы быть лучший путь, и вам пришлось бы об этом беспокоиться. В лучшем случае это металлический корпус со всей электроникой внутри. Если человек держит его в руке, то все будет в том же потенциале, и это не имеет значения. В худшем случае, если вы сидите на металлическом столе, а путь с самым низким импедансом проходит через электронику. Поэтому вам может понадобиться защита от электростатического разряда, но это зависит от пути. Также наиболее чувствительной частью MOSFET к электростатическому разряду является затвор. И убедитесь, что путь ESD через защиту и к заземлению шасси.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Второй – трибоэлектрический заряд от трения одной поверхности о другую. Кабели могут сделать это, если у вас есть кабель на вашем устройстве, вы можете столкнуться как с людьми, создающими трение на кабеле, так и заряжающими его и ударяющими по нему током. Это определенно потребует защиты.

Вы также можете провести тестирование ESD, у них есть откалиброванные пистолеты, которые вы используете для имитации человеческого шока. Если вы не можете позволить себе один из них, вам может помочь пизоэлектрический шокер, если вы готовы к потенциально разрушительным испытаниям. Если бы это был вопрос стоимости, я бы проверил его и посмотрел, есть ли у вас проблема. Крышки также могут в некоторой степени поглощать электростатический разряд, если бы двигатель имел высокий импеданс и низкую емкость, через него не проходил бы большой ток, и некоторые крышки 1 нФ могли бы сработать, но я бы проверил это.