防止ESD引起器件闩锁的电源断路器

在某些情况下,esd(静电放电)事件会毁坏数字电路,造成闩锁效应。例如,受到 esd 触发时,通常构成 cmos 器件中一部分的寄生晶体管会表现为一个 scr(可控硅整流器)。一旦 esd 触发, scr 会在 cmos 器件的两部分之间形成一个低阻通道,并严重导电。除非立即切断电路的电源,否则器件就会被损坏。人体交互产生的 esd 是手机和医疗设备中遇到的大问题。为了有足够的 esd 防护,多数医疗设备和工业设备都需要为 esd 电流设置一个接地回路。而在实际生活中,移动设备可以对付没有合适的电源接地引出线的使用环境。

  为了在没有 esd接地的情况下也能防止昂贵的设备遭受闩锁故障,可以增加一个如图显示的电源断路电路,防止由esd引起的闩锁而造成的损害。正常情况下,易受esd影响的器件所吸收的电流会在电阻器r6上产生一个小压降。r4和r5构成的电压分压器规定了一个光隔离器ic1 led端口的复位电流阈值,在正常工作电流消耗下,led是不亮的。

  ic1的输出控制着加在mosfet q1上的栅极偏置,q1通常是导通的。当出现闩锁时,电源电流会快速增大一至多个数量级。r6上产生的高电压降正向偏置ic1的led ,于是 ic1的光电晶体管导通,从而关断q1,直流电源向受 esd 影响器件的供电被中断数毫秒。另外,系统的固件设计必须能够达到允许从电源中断状态自动恢复。

  下式描述了复位电流阈值与r4和r5值之间的关系:(r4+r5)/r4=(it×r6)/vled,其中:it≥(vled)/r6,而 vcc>vled。

  由esd导致的故障阈值电流it大于或等于光隔离led的正向导通压降除以检测电阻器 r6的值。另外,原电源电压必须大于led的正向压降。电阻器r1为ic1的基极泄漏电流提供了一个路径,电阻器r3和r2则决定了q1的栅极关断偏压。

  图1中,光隔离器的led正向压降为1.2v。针对图中显示的元件值,当esd造成的电源电流超过约300ma时,电路短暂中断vcc。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计