Рассчитать значение емкости и номинальное напряжение в случае импульсов электростатического разряда

У меня есть схема фильтра входного питания.

Он имеет конденсаторы для защиты от электростатического разряда, которые помогают защитить нисходящую цепь от импульсов электростатического разряда.

Конденсатор ESD

Характеристики конденсаторов ESD:

C0001, C0002, C0003, C0004 = 47 нФ, 100 В, 10%, 0805

Мои характеристики ESD Pulse:

  • Контактный разряд: +/-4кВ и 150пФ/330Ом
  • Контактный разряд: +/-8кВ и 150пФ/330Ом
  • Воздушный разряд: +/-15 кВ и 150 пФ/330 Ом

Может ли кто-нибудь помочь мне в том, как выполнить расчеты, чтобы обосновать, что мое значение емкости и номинальное напряжение конденсаторов находятся в пределах, установленных?

Мое понимание :

Например, я беру характеристики +/- 4 кВ и 330 пФ.

Q=резюме;

4 кВ * 150 пФ = 600 нКл

Затем этот заряд попадет на входные конденсаторы ESD:

V=Q/C;

600 нКл / 47 нФ = 12,76 В (и на этом этапе следует учитывать значение емкости для одиночного конденсатора 47 нФ или следует учитывать эквивалентное последовательное значение емкости 23,5 нФ?)

Итак, мое номинальное напряжение конденсатора 100 В> 12,76 В подходит для этого импульса.

Верен ли мой подход?

Мои вопросы :

  1. Приведенный выше расчет я сделал только для положительных 4 кВ. Может ли кто-нибудь помочь мне понять, когда применяется отрицательное 4 кВ и как выполнить расчет?

  2. Я обосновал только номинальную емкость по напряжению. Как обосновать значение емкости? Может ли кто-нибудь помочь мне с формулой для обоснования значения емкости?

Я бы, конечно, использовал для этого инструмент моделирования (как и для вашего более позднего вопроса о пусковом токе).
Да, я бы тоже использовал инструмент моделирования. Но хотелось бы просто понять/посчитать теоретически, прежде чем
Почему вы последовательно ставите эти крышки 47N? Вы должны расположить их все параллельно.
В отношении чего вы применяете импульс электростатического разряда?
По отношению к земле

Ответы (1)

4 кВ импульс от 150 пФ последовательно с 330 Ом

Заряд составляет 0,6 мкКл (как вы сказали), и, игнорируя резистор 330 Ом (который ограничивает пиковый ток), этот заряд распределяется (после подачи импульса) между конденсаторами 150 пФ и 2 последовательностью 47 нФ. Учитывая, что 150 пФ действительно мало по сравнению с 23,5 нФ (последовательная емкость двух конденсаторов по 47 нФ), можно предположить (без особой погрешности), что заряд весь "принят" на 23,5 нФ.

Это значит, что напряжение будет 25,53 вольта. Другими словами, удвойте значение, которое вы рассчитали, потому что вам нужно рассматривать два конденсатора по 47 нФ как последовательные.

Но это не вмещает последовательный диод и еще два конденсатора по 47 нФ. В действительности приведенный выше расчет действителен для -4 кВ. Для +4 кВ емкость составляет всего 47 нФ (без учета падения напряжения на диоде), потому что 2 последовательных конденсатора по 47 нФ параллельно с идентичным последовательным соединением 2x 47 нФ = 47 нФ.

Так, при положительном импульсе 4 кВ напряжение составляет 12,77 вольт, а при -4 кВ - 25,53 вольта.

Верен ли мой подход?

Вообще говоря, да. И, что более важно, он консервативен в том смысле, что мы предположили наихудший случай короткого замыкания резистора 330 Ом и диода (D0002).

Для этого примера подойдет номинал конденсаторов на 25 вольт или выше.

Спасибо за ответ. Но 2 вопроса. 1. При -4 кВ блокируется диод и воздействует только первый набор конденсаторов. Таким образом, накапливается 25,53 В. Но нижний конденсатор подключен к земле справа. Итак, насколько я понимаю, 25,53 В будут поровну разделены на 12,76 В на каждой крышке, причем нижняя сторона будет + ve по отношению к верхней стороне. Таким образом, заряд сразу попадет на землю через нижний резистор. Я прав? И мой второй вопрос, не могли бы вы помочь мне проверить значение емкости, подходит ли выбранное? Помогите пожалуйста с этой формулой.
Нижний резистор ??? Какая формула ???
Извините, что я имел в виду под нижним резистором (на самом деле это был нижний конденсатор, позвольте мне отредактировать это) - «Каково напряжение, накапливаемое в каждом конденсаторе, когда подается напряжение -4 кВ (я имею в виду полярность напряжения на каждом конденсаторе после подачи импульса). применяется) и как это 25,53 В будет разряжаться на землю?И второй вопрос, аналогично шагам, описанным выше, для проверки номинального напряжения конденсатора, есть ли способ / формула / расчет для проверки моего выбранного значения емкости?
Полярность каждого конденсатора соответствует полярности приложенного напряжения. -25,53 вольта останется -25,53 вольта, пока что-то не разрядит его. Его нельзя разрядить через диод, поэтому, если у вас нет продувочного резистора, он остается. Это та формула, которую вы (и я использовали), и она заключается в том, что заряд (всегда) сохраняется.
Да. Итак, нижняя часть конденсатора подключена к клемме заземления, и она положительна по сравнению с верхней частью конденсатора. На печатной плате клемма заземления будет распределена по всей плате. Таким образом, из-за некоторого плоскостного сопротивления заряд не вытечет, а конденсатор не разрядится (учитывая, что плата не запитана). Правильно ли я понимаю? И предположим, что если схема уже запитана и я подам этот импульс ЭСР, отрицательное напряжение будет накапливаться на конденсаторе, а положительное напряжение будет подключено к земле. Итак, что здесь происходит?
И, пожалуйста, проверьте правильность моей проверки значения емкости? Q(начальное) = 4 кВ * 150 пФ = 600 нКл. C(окончательная) = 600 нКл / 4 кВ = 150 пФ. Итак, мне нужна емкость не менее 150 пФ. Но у меня 47нФ, что выше 150пФ. Верны ли мои расчеты и понимание?
Я действительно не могу понять никакого смысла в вашем последнем комментарии. Я не понимаю, что вы пытаетесь определить. Эта формула Q = CV или C = Q/V, и они обе одинаковы. Плоское сопротивление не разрядит конденсатор. Параллельное сопротивление будет.
Я настоятельно рекомендую вам использовать симулятор для практической отработки вариантов, которые вы можете придумать.
Конечно я буду. То, что я пытался передать в своем последнем комментарии, - это проверить требуемое значение емкости для ESD. Для импульса 4 кВ заряд Q = 150 пФ * 4 кВ = 0,6 мкКл. Таким образом, эти 0,6 мкКл являются последним зарядом, который будет применен. Итак, чтобы проверить, какой должна быть максимальная емкость, чтобы выдержать этот импульс, я попытался использовать формулу сохранения энергии, как вы сказали. Итак, конечная емкость, C(конечная) = 0,6/4 кВ = 150 пФ. Итак, мне нужно иметь минимальную емкость 150 пФ, чтобы выдержать этот импульс электростатического разряда. Верен ли мой расчет?
Нет, я сказал сохранение заряда ; энергия НЕ сохраняется. Нет никакой конечной емкости, кроме той, что у вас есть на вашей диаграмме, и это группа конденсаторов емкостью 47 нФ - они делят заряд 0,6 мкКл с конденсатором емкостью 150 пФ при подключении.
@ Новичок Я думаю, что уравнение, которое вы хотите, зависит от того, насколько высоким может быть напряжение в цепи. Электростатический разряд обеспечивает заряд 0,6 мкКл. Если максимально допустимое напряжение равно Vmax, то требуемая емкость равна C = Q/Vmax. Итак, если вы хотите ограничить Vmax до 25 В, вам нужна емкость 0,6 мкКл-25 В = 24 нФ.
Да, спасибо, Хьюсман. Но в моем недавнем вопросе я просто хотел понять, насколько высоким может быть напряжение в моей цепи. Не могли бы вы помочь с этим?
При подаче положительного импульса 4 кВ распределяется ли напряжение 12,77 В на каждый конденсатор? Таким образом, каждый конденсатор будет держать 3,1925 В? И какое максимальное напряжение выдерживают конденсаторы в случае положительного импульса?? 4 х 100 В = 400 В? Или только 2 x 100 В = 200 В (поскольку 2 набора последовательных конденсаторов включены параллельно). 100В - это номинальное напряжение конденсатора.
12,77 вольт появится там, где у вас есть стрелка под названием «Импульс ESD». Если не обращать внимания на небольшое прямое падение напряжения на диоде, можно сказать, что на C0002 и C0004 напряжение составляет 6,38 В, а на C0001 и C0003 — 6,38 В. Если номинал равен 100 вольт, то конденсаторы могут выдерживать 100 вольт на каждом, что означает 200 вольт в точке, отмеченной «Импульс электростатического разряда». Это предполагает, что конденсаторы идеально согласованы. Если они не совпадают на 10%, т. е. один из них равен 51,7 нФ, а нижний — 42,7 нФ, то на конденсаторе с меньшей емкостью будет пропорционально больше напряжения.
Не могли бы вы также подсказать мне, как выполнить расчет конденсатора ESD, когда резистор серии 330 Ом не игнорируется.
@Newbie - резистор на 330 Ом не имеет отношения к передаче заряда - одинаковое количество заряда передается независимо от значения. 50% энергии теряется в процессе независимо от номинала резистора. Единственное отличие 330 Ом заключается в ограничении пикового тока и увеличении времени передачи заряда. Если вам нужна эта информация, вы должны использовать инструмент моделирования (в конце концов, если бы я этим занимался, я бы использовал именно его). Если вам нужен теоретический ответ, могу ли я предложить вам задать новый вопрос.
Спасибо за комментарий. Позвольте мне поднять новый вопрос
Рассчитать значение емкости и номинальное напряжение в случае импульсов электростатического разряда
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v