Diode TVS avant ou derrière la résistance

Le meilleur moyen de protéger la broche AVR pour moi est le filtre RC et la diode TVS, mais je ne sais rien. J'ai vu des schémas où la diode TVS était avant le filtre RC comme dans les premiers schémas.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Mais avant la résistance, le courant est plus important, donc la diode TVS va souffler plus vite que dans la situation où la diode TVS serait derrière RC comme dans les seconds schémas.

^{simuler ce circuit}

La question est: quelle est la meilleure façon de protéger l'entrée AVR, première ou seconde?

Vous avez là trois composants qui sont tous là pour protéger l'AVR, mais tous font un travail différent.

La résistance est là pour arrêter les hautes tensions en régime permanent.

Le condensateur doit supprimer les ondulations / RF / transitoires lents.

Le TVS doit supprimer les transitoires rapides.

Afin de tirer le meilleur parti de votre protection, vous devez avoir le chemin le plus court (inductance la plus faible) pour les impulsions transitoires rapides (telles que les décharges électrostatiques). Pour ce faire, vous ajustez le TVS (l'appareil qui répond le plus rapidement) le plus près possible de l'entrée de la carte. Le condensateur serait alors un peu plus loin (en fonction de la disposition et de la conception) et la résistance (qui ne traite que les situations très lentes ou stables) peut à peu près être sur la broche de l'AVR

EDIT: Comme certaines des autres réponses ont ajouté, vous pouvez utiliser des diodes (principalement des diodes Zener) pour fixer la tension du rail de signal. La différence importante entre les diodes Zener et les diodes TVS est la vitesse de réaction et de dissipation de puissance: un Zener fixera la tension à l'état stable, mais n'attrapera pas les pointes rapides des ESD ou d'événements similaires. Un TVS réagira rapidement et rattrapera le pic, mais n'est pas conçu pour gérer un événement de surtension continue.

Les résistances sont utiles avant et après le TVS pour différents usages. Le capuchon peut être placé soit en parallèle avec le TVS, soit directement sur la broche du processeur; ce dernier offrira un peu plus de protection, mais provoquera également une réponse plus lente du processeur aux modifications de l'entrée.

Si l'entrée de l'appareil était connectée à un condensateur chargé (par exemple 100 V) et qu'il n'y avait aucune résistance n'importe où, le TVS pourrait rapidement se fixer à 6 V, mais la diode de protection interne du processeur aurait une très grande quantité de courant forcée à travers elle avec une chute d'un volt. La grande majorité de l'énergie du condensateur serait dissipée dans le TVS, mais le processeur absorberait toujours une quantité préjudiciable. De plus, presque toute l'énergie devrait être gérée par le TVS.

L'ajout d'une résistance entre le monde extérieur et le TVS réduirait le courant, mais comme la résistance aurait presque 100 volts à travers elle, elle passerait une quantité importante de courant et ce courant finirait par traverser la diode de protection de la puce. Comme ci-dessus, le TVS aiderait, mais laisserait une grande quantité d'énergie pour la puce à gérer. Dans ce scénario, la majeure partie de l'énergie serait dissipée par la résistance plutôt que par le TVS, de sorte que le TVS serait soumis à une contrainte moins sévère.

Placer une résistance entre le TVS et la puce, mais pas entre le TVS et le monde extérieur, protégerait la puce à condition que le TVS soit capable de fixer la tension efficacement, car la résistance elle-même n'aurait que quelques volts à travers elle. Le TVS, cependant, devrait absorber presque toute l'énergie du condensateur.

Placer une résistance des deux côtés du TVS fournirait de loin la meilleure protection. La majeure partie de l'énergie serait dissipée dans la première résistance, ce qui permettrait au TVS d'absorber le reste beaucoup plus facilement, tandis que la deuxième résistance limiterait le courant de crête injecté dans le CPU.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Le circuit ci-dessus peut être simulé, avec les relais ouverts et fermés pour montrer différentes combinaisons de résistances présentes et absentes. Utilisez le bouton "Simulation" et l'onglet "Domaine temporel" et "Exécuter la simulation du domaine temporel". La trace du haut montre le courant dans la diode de suppression et la "puce" [simulée à droite par une diode et une résistance VDD]. La trace du bas montre le courant à travers la résistance de protection de droite; ce sera zéro lorsque le relais court-circuite la résistance, mais il montre le courant en milliampères plutôt qu'en ampères. L'ajout de la première résistance réduit considérablement la quantité totale de courant absorbée par la diode de suppression et la puce, mais avec juste la première résistance, la puce a toujours un courant de crête assez élevé. Ajouter juste la deuxième résistance protégerait assez bien la puce,

Si vous alimentez votre appareil avec une alimentation 5V, vous devez vous assurer que la tension d'entrée des broches reste dans une certaine plage (voir la fiche technique) .Lorsque la source de tension d'entrée provient de la même alimentation, vous n'avez pas à vous soucier de il.

Mais que se passe-t-il si AVR accepte des signaux numériques provenant d'autres sources comme des capteurs, d'autres appareils alimentés par leurs propres alimentations. Pouvons-nous être sûrs que la tension sera toujours dans des limites sûres? C'est pourquoi vous devez utiliser deux diodes ESD (D1 et D2) au lieu d'un TVS pour protéger la logique contre les surtensions et les sous-tensions. Et si vous vous attendez à ce que la tension d'entrée soit hors limites, nous devons ajouter une résistance de limitation de courant R1 et un condensateur C1 pour faire un filtre RC, la partie résistance sert de résistance de limitation de courant tandis que le condensateur ajoute un filtrage des parasites et rebondit les signaux d'entrée. .
J'espère que cela répond à votre question.

Si vous mettez la résistance "à l'extérieur" (vers la source de l'énergie transitoire) du TVS, elle dissipera une partie de l'énergie transitoire lorsque le TVS s'allumera. Cela vous permettra d'utiliser un téléviseur plus petit (cote énergétique inférieure).

Vois-le de cette façon:

1. Le transitoire se produit, et il n'y a pas de flux de courant, mais une tension élevée apparaît des deux côtés de la résistance.
2. Le TVS voit cette haute tension et conduit à la terre.
3. C'est effectivement un court-circuit, alors maintenant le courant commence à traverser la résistance et le TVS vers la terre.
4. Les pertes IR dans la résistance dissipent le transitoire sous forme de chaleur
5. Le courant maximum vu par le TVS est limité à V (transitoire) / R

Le deuxième.

Avec cette disposition, vous protégez le microcontrôleur contre les dommages, et vous protégez également le signal d'entrée d'un court-circuit à la masse via le TVS lorsqu'il bloque un transitoire.

Éditer:

@Puffafish a raison. Vous obtiendrez la meilleure protection en plaçant le TVS à l'entrée du signal. La première mise en page est donc meilleure.

Quoi qu'il en soit, placer une résistance avant le TVS a l'avantage de protéger le singal d'entrée (et le TVS lui-même).