12 de diciembre de 2011

TUTORIAL 4991 Oops ... prácticas de protección ESD vs placebos temerario. Sobretensión eléctrica (EOS) y la descarga electrostática (ESD) son peligrosos para los circuitos integrados

 

Resumen: . Los seres humanos tonto poner excusas, emplean placebos, y la esperanza de que las leyes de la física no se aplican a ellos. En este artículo se expone la locura de la que el pensamiento y sugiere formas prácticas para proteger los sistemas electrónicos.

 

Introducción

Sobretensión eléctrica (EOS) y la descarga electrostática (ESD), puede ser peligroso para  los circuitos electrónicos. De hecho, la EOS y EDS, son las principales causas prevenibles de fracasos de Circuitos Integrados IC. Algunas personas comentan la gravedad de los daños que EOS y descargas puede provocar. Hemos escuchado muchas excusas sobre por qué no es necesario tomar las precauciones adecuadas:

  1. "Yo no creo en todo lo que Hocus Pocus (es decir, un juego de manos)."
  2. "Yo soy un ingeniero, y han estado fabricando sin problemas."
  3. "La humedad es alta aquí."
  4. "Hemos construido ya la protección ESD en la placa de circuito impreso ( PCB ). "
  5. "Todos los circuitos integrados se han incorporado en protección contra descargas electrostáticas".
  6. "Estadísticamente, las probabilidades son que no pasará nada."

Esta nota de aplicación expone la locura de esta forma de pensar equivocada y sugiere formas prácticas para proteger los sistemas electrónicos.

Las leyes de la física y la EOS / ESD

Comencemos por revisar estas excusas familiares por la falta de protección adecuada EOS y EDS.

  1. Por desgracia, la creencia por lo general es la creencia, incluso una empresa tiene poco o nada que ver con las leyes de la física. Los placebos pueden trabajar en la medicina debido a que el cerebro humano tiene más control de lo que esperamos. Todos los creyentes de que la gravedad de parada, no nos impide tropezar y caer. Sin embargo se piensa en "Hocus Pocus", cuando se trata de la ingeniería, las leyes de la física siempre se aplican.
  2. Las leyes de la física existe independientemente de la ocupación de una persona. En consecuencia, si una parte no se queman al instante en una nube de humo, eso no quiere decir que no había presente EOS o EDS. Ni la funcionalidad aparente significa que las partes no fueron dañadas y no va a morir más tarde.
  3. La alta humedad, en efecto, reduce la tensión de la EDS. Sin embargo, recuerde que la construcción de sistema de aire acondicionado, es la eliminación de la humedad para que nos sintiéramos cómodos. Es simplemente muy cierto que los humanos no son muy buenos en adivinar los niveles de humedad relativa.
  4. La Junta de protección ESD, es como bolsas de aire en nuestros coches, que están ahí para los accidentes no para el uso diario. Incluyendo protección contra ESD, reduce las posibilidades de daño pero no se eliminen totalmente la posibilidad de sufrir lesiones.
  5. Aunque la mayoría de ICs integran la protección del ESD, las estructuras de ESD, utilizan pequeños componentes. Una vez más ocurren  los accidentes.
  6. "Estadísticamente, no  va a pasar." Si bien es cierto que la mayoría de los accidentes automovilísticos ocurren estadísticamente a 25 millas de su casa, ¿no habrá accidentes más lejos? Recuerde que los números no mienten y no podemos subvertir las leyes de la física

Protección ESD creíble obedece a las leyes de la Física

Una correa normal de ESD, en la muñeca es un conductor de la banda con una serie (de limitación de corriente) resistencia conectada a través de un clip de alambre y de terminal a tierra o punto de referencia. La mayoría de las empresas pueden comprobar la eficacia de esta protección ESD ,varias veces al día. La persona que lleva la pulsera va a la estación de prueba de EDS y se une la pinza a la terminal de tierra. Mientras que la persona toca con el dedo a otra placa metálica de prueba, la máquina agrega un potencial electrostático en el cuerpo de la persona. Si el voltaje sube, la correa de muñeca ha fracasado, si el terreno efectivamente mantiene la tensión hacia abajo, la correa es buena para el uso continuo. El proceso probado sigue las leyes de la física y es confiable. Pero todavía hay fuentes que subvertir el proceso y convertir la correa de muñeca ESD, efectiva en un placebo ESD. Este es el abracadabra de la EDS, en el punto A anterior. Por ejemplo, tome la misma correa para la muñeca arriba y no conecte la pinza cocodrilo a la resistencia de tierra ESD. Ahora, cuando la placa de metal se toca con un dedo, la tensión aumenta y no va a  la correa de muñeca. Durante muchos años ha habido empresas que venden pulseras sin cables a tierra o afirmación de que el cable de tierra es opcional. En 2005, el Diario ESD desafió los fabricantes de pulsera inalámbrica para pruebas de rendimiento: enviar una pulsera inalámbrica para su evaluación. Si funciona, el Diario ESD pedirá disculpas y le dará   al fabricante una publicidad gratis por un año. No tenían ninguna respuesta a este desafío. El diario continúa afirmando: "Lo siento! Algo que suena demasiado bueno para ser verdad probablemente lo sea." Mientras tanto, los sistemas de EDS se le preguntó si el trabajo inalámbrico correas de EDS? La respuesta corta es "no". (www.esdsystems.com/QuestionsAndAnswers/ShowQuestion.aspx?i=17 ) Esta farsa muñequera inalámbrica suena tonto, ni siquiera como una broma, pero no lo es. Hace varios años un amigo en otro semiconductor empresa relacionada con la historia. Ellos han sido la compra de productos de un fabricante de alta mar grandes por años, pero de repente algo cambió. Ellos estaban encontrando daños por descarga electrostática en las partes importadas. Al ser interrogado, el mar fuente dijo que nada había cambiado y que tenían estrictas medidas de seguridad ESD en su lugar. Por último, la compañía de semiconductores volaron un experto ESD a la ubicación del fabricante. Inmediatamente después de entrar en la planta, el experto vio la en la muñeca correas inalámbricas en todas partes. El problema de la EDS, se resolvió mediante la sustitución de los cables de puesta a tierra y cayó en picado el número de la EDS-las partes dañadas.

EOS / ESD de protección en un circuito integrado

¿Cómo podemos proteger la electrónica de EDS y la EOS? Las estructuras de ESD dentro de un IC están diseñados para proteger a la parte antes de que el cliente los monta en sus productos placa de circuito impreso . Debido a que los circuitos están limitados en tamaño, no pueden soportar los eventos del sistema ESD. A nivel del consejo, sin embargo, las entradas y salidas pueden tener estructuras más sólidas ESD. Estos componentes discretos externos tienden a ser físicamente más grandes y llevar a grandes corrientes de la protección de los circuitos integrados "ESD interna”. Los tableros de PC están protegidos contra ESD, por una combinación de silicio discreto (pequeña señal o de referencia), los diodos Schottky, avalancha (zener) diodos, diodos transitorio de supresión de voltaje ( TVS ), tubo de gas en los dispositivos de descarga, resistencias, inductores, y varistores de óxido metálico (MOV). Resistencias en serie y los inductores con condensadores a tierra, puede actuar como un filtro de paso bajo. El tiempo de subida de una chispa es muy rápido, por lo que cualquier forma que podamos reducir la velocidad se reducirá la tensión de pico. Figura 1. Típico de las estructuras internas IC ESD.

 

Las estructuras de la EDS de la figura 1 se interna a los circuitos integrados. Figura 1C es el diseño más común con dos diodos utilizados en pines de entrada y salida de la señal. Las Hojas de datos de la mayoría de los IC se especifica que un pin como este tienen máximos de tensión de 0,3 V-, si es baja la tensión más baja, a la V CC (fuente de alimentación), además de 0,3 voltios. Estos son los diodos de silicio con una caída de tensión de 0,6 V, por lo que ¿por qué la hoja de datos dicen que 0,3 V? La respuesta es porque a altas temperaturas, el diodo comienza a fugas de corriente significativa. El funcionamiento del diodo a tierra generalmente es obvia. El diodo a V CC exige que el poder se baja impedancia para ser eficaz. A menos que la fuente de alimentación esté muy cerca, la baja impedancia es manejada por los condensadores de desacoplamiento o bypass. En la Figura 1B de la clavija de alimentación no tiene un voltaje más alto para conectar, por lo que un diodo zener protegerá a este pin. El zener en la Figura 1A se puede observa en los pines con un uso oculto. Por ejemplo, una parte, sobre todo la parte digital de la IC, puede tener pruebas especiales o los modos de ajuste para la prueba de fábrica automáticas. Para entrar en este modo, el pin se puede tirar un diodo caída superior al V CC . Después de la prueba, se desconecta la alimentación de la IC para salir del modo de prueba. Además de la protección contra descargas electrostáticas construir en la mayoría de los productos de Maxim, Maxim hace especializados ESD-protección y otros dispositivos de fallos protegidas ( www.maxim-ic.com/products / la / ), que incluyen diodos de protección ESD, conmutadores analógicos y multiplexores, cambiar  el rebote / protectores, protección contra sobretensiones (OVP) los controladores, protectores de líneas de señal, de iones de litio (Li +) protectores de la batería, y el límite de corriente y USB interruptores de potencia. Información de referencia de las notas de aplicación Maxim discutir ESD, EOS, y otros métodos de protección: Nota de Aplicación 639, " Maxim líder en Protección ESD " Nota de aplicación 651, "Protección ESD de Puertos E / S " Nota de aplicación 4032, " HFTA-16.0: Protección ESD para Bipolar Integrated Circuits " Nota de aplicación 1167, " Aspectos prácticos de la protección EMI " Nota de aplicación 4035, " Protección contra sobretensiones (OVP) para aplicaciones de amplificador sensible " Nota de aplicación 4353, " Monitor de Contacto robusta simplifica el diseño de equipos de control del cuerpo ", explica la MAX13362 , un monitor de 24 canales de automoción interruptor. Las interfaces del dispositivo a los interruptores de control remoto en un vehículo y está directamente sometido a todos los transeúntes observados en el cableado de un automóvil. El MAX13362, puede proteger contra la pérdida de tierra / potencia las conexiones, la condición inversa de la batería, y la tierra y los cambios de fuente de alimentación. Nota de aplicación 4240, " activos de alto voltaje Protectores transitoria enfoques convencionales Trump en Electrónica Automotriz ", contrasta los métodos de protección activa y pasiva. Por desgracia, la naturaleza humana y el sentido común no siempre coinciden. Sin embargo, EDS y EOS siempre obedecer las reglas de la física, no importa cuánto nos gustaría que fuese de otra manera a veces. enlaces para obtener más información ESD ESD Diario tiene muchos artículos finos en: www.esdjournal.com/ La Asociación ESD es una asociación profesional voluntaria dedicada para avanzar en la teoría y la práctica de las descargas electrostáticas. (www.esda.org / index.htm y www.esda.org / esd_fundamentals.html .) El Silicon Valley EOS / ESD Sociedad discute sobretensión eléctrica (EOS) y la descarga electrostática (ESD) en: www.esdiscovery.org/


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