Zenerdiode zum Überspannungsschutz

Ich denke darüber nach, eine Zenerdiode als Überspannungsschutz für einen digitalen Eingangspin zu verwenden.

Die absolute maximale Bewertung für den typischen IC-Pin wird von (GND-0,3 V) bis (VDD + 0,3) angegeben.

Ich kann die Zenerdiode verwenden, um die Spannung unter VDD zu begrenzen. Die Durchlassspannung einer typischen Zenerdiode beträgt jedoch 0,7 V. was die Niederspannung nicht auf -0,3 V begrenzt.

Mein Signal ist ein 1-MHz-Signal. Kann ich es ignorieren, da es sich um einen geringfügigen Unterschied handelt und die Dauer kurz ist?

— Steve
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Sie können die negative Auslenkung mit einer Shottky-Diode parallel zu Ihrem Zener begrenzen. Ihr Trick besteht darin, einen Zener zu finden, der sich garantiert im 0,3-V-Fenster zwischen Vdd und dem absoluten Maximalwert Ihres IC einschaltet. Noch wichtiger ist, an welche Art von Quelle schließen Sie sich an, wenn Sie befürchten, dass die Grenzwerte für die Eingangsspannung verletzt werden?

— Das Photon

Sie können auch einen Schottky von Ihrem Signal (Anode) zu VCC (Kathode) verwenden, um das Signal auf VCC + 0,3 V zu klemmen.

— John D

Was sind Ihre maximalen / minimalen Signalspannungen?

— PDuarte

@PDuarte Signal hat eine maximale Wechselstromamplitude von 15 V mit einer konstanten Gleichstromvorspannung von 2,5 V

— Steve

Antworten:

Für den Überspannungsschutz von Signalleitungen ist eine Zenerdiode im Allgemeinen eine schlechte Wahl. Sie haben nicht genügend Details zu Ihrer Bewerbung angegeben, damit ich viele spezifische Gründe nennen kann, aber Sie sollten Folgendes berücksichtigen:

Ein BZX84C 3.3V Zener hat eine Kapazität von bis zu 450pF. Sie haben ein 1-MHz-Signal, das wahrscheinlich aufgrund eines RC-Filtereffekts in Ihrer Schaltung gedämpft wird.
Zenere haben keine scharf definierte Leitungsspannung. Sie beginnen bei einer viel niedrigeren Spannung als der Zenerspannung Vz zu leiten. Dies wird zu einem Problem, wenn Ihr Signal eine hohe Quellenimpedanz aufweist oder wenn Sie einen Serienwiderstand eingeführt haben, um die Auswirkungen von Überspannung zu begrenzen. Um dem entgegenzuwirken, müssen Sie möglicherweise einen Zener mit höherer Spannung verwenden, was jedoch den Zweck des Einbaus eines Zeners zunichte macht.
Wenn Sie sich Sorgen über Hochenergie-Überspannungstransienten machen, ist ein Zener überhaupt nicht von Nutzen. Es reagiert zu langsam und kann nicht viel Energie aufnehmen.

Im Allgemeinen ist für Signalleitungen ein transienter Spannungsunterdrücker ein viel besserer Teil.

— Steve G.
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Sie könnten einen Transient Voltage Suppressor (TVS) in Betracht ziehen. Es handelt sich im Grunde genommen um Diodenanordnungen, die Schaltungen wie Ihre vor Über- / Unterspannungen schützen sollen. Da sie für die Verwendung mit Mikrocontrollern und anderen Geräten für diesen Zweck ausgelegt sind, können Sie den Spannungsbereich auswählen, den Sie beim Kauf verwenden (z. B. für 3,3 V ausgelegt und bei 3,5 V in eine volle Klemme gesteckt).

Betriebsspannungsbereiche und Toleranzen für diese Geräte sind normalerweise besser als gerade Zenerdioden.

Ein negativer Schutz ist ebenfalls im Paket enthalten. Sie eignen sich sehr gut für den ESD-Schutz. Es gibt viele von ihnen da draußen, aber hier ist ein Beispiel:

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

— mhilden
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