ఫీల్డ్ నుండి తిరిగి వచ్చిన ఒక ట్రాన్స్‌సీవర్‌లో, దాని లైన్ డ్రైవర్ ఉండే చోట ఒక రంధ్రం ఉంది. మెరుపు నేరుగా కాకుండా, సమీపంలో పడిందని కస్టమర్ చెబుతున్నాడు. మీరు ఆ ICని విడిగా పరీక్షించినప్పుడు, అది ప్రతి బెంచ్ చెక్‌లోనూ పాస్ అవుతుంది. అసలు కారణం వేరే చోట ఉంది: సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ చాలా నెమ్మదిగా క్లాంప్ అయింది, దాని లీడ్స్ చాలా పొడవుగా ఉన్నాయి, మరియు ఎర్త్‌కు తిరిగి వెళ్లే మార్గాన్ని అసలు డిజైన్ చేయలేదు. ఆ పార్ట్ దాని పనిని చేసింది. కానీ సిస్టమ్ చేయలేదు.
డిజైనర్‌గా సర్జ్ సప్రెషన్ మరియు గ్రౌండింగ్ మీ బాధ్యత, IC విక్రేతది కాదు. వాటిని విస్మరిస్తే, మీకు RMA సైకిల్స్, పదేపదే ఫీల్డ్ వైఫల్యాలు మరియు భద్రతా ప్రమాదం ఎదురవుతాయి. అయితే IEC 61000-4-5 ప్రకారం ట్రాన్సియెంట్ వోల్టేజ్ ఒక జంక్షన్‌పై ఎలా ఒత్తిడిని కలిగిస్తుంది? రక్షణ దశలు ఎందుకు కలిసి పనిచేయాలి? సర్జ్ ప్రొటెక్షన్ పరికరం ఎక్కడ ఉండాలి, మరియు మెరుపు/సర్జ్ రక్షణ అసలు పనిచేస్తుందో లేదో గ్రౌండింగ్ మరియు లేఅవుట్ ఎలా నిర్ణయిస్తాయి?
కీ టేకావేస్
ముందుగా మీ ప్రాంతంలోని విద్యుత్ ఉప్పెనను గుర్తించి, స్థాయిలను పరీక్షించండి. ఇది మీరు తర్వాత తీసుకునే ప్రతి నిర్ణయానికి మార్గదర్శకంగా ఉంటుంది.
రక్షణ దశలు కలిసి పనిచేసేలా చేయండి. అవి సర్జ్ శక్తిని పంచుకునేలా వాటి మధ్య ఇంపీడెన్స్ జోడించండి.
సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ వైర్లను పొట్టిగా, నిటారుగా ఉంచండి. పొడవైన వైర్లు అదనపు వోల్టేజ్‌ను పెంచుతాయి.
బోర్డును అమర్చే ముందు ఎర్త్ మార్గాన్ని ప్లాన్ చేసుకోండి. తక్కువ ఇండక్టెన్స్‌తో కూడిన చిన్న గ్రౌండ్ మార్గం ప్రొటెక్షన్ పనిచేసేలా చేస్తుంది.
క్రీపేజ్, క్లియరెన్స్ మరియు DFM నియమాలను పాటించండి . ఈ నియమాలు ట్రాన్సియెంట్‌లు ఖాళీల గుండా దూకకుండా నిరోధిస్తాయి.
బోర్డు స్థాయిలో ముప్పుల పెరుగుదల
IEC 61000-4-5 పరీక్ష స్థాయిలు
IEC 61000-4-5 మీరు డిజైన్ చేసే సర్జ్ వేవ్‌ఫార్మ్‌లను నిర్దేశిస్తుంది. కాంబినేషన్ వేవ్ జనరేటర్ అత్యంత సాధారణమైన మూలం. ఇది 1.2/50 µs ఓపెన్-సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ మరియు 8/20 µs షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్‌ను పంపుతుంది, అందుకే ఇంజనీర్లు దీనిని “1.2/50-8/20 µs” సర్జ్ అని పిలుస్తారు. దీని ప్రభావవంతమైన అవుట్‌పుట్ ఇంపిడెన్స్ 2 Ω, ఇది పీక్ ఓపెన్-సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ మరియు పీక్ షార్ట్-సర్క్యూట్ కరెంట్ యొక్క నిష్పత్తి. దీనికి బదులుగా, అవుట్‌డోర్ టెలికమ్యూనికేషన్ పరికరాలు 10/700 µs వోల్టేజ్ వేవ్ మరియు 5/320 µs కరెంట్ వేవ్‌తో కూడిన అధిక-శక్తి జనరేటర్‌ను ఎదుర్కొంటాయి.
వేవ్‌ఫార్మ్ సెట్ | వోల్టేజ్ తరంగరూపం | ప్రస్తుత తరంగరూపం | సాధారణ అప్లికేషన్ |
|---|---|---|---|
కలయిక తరంగం | 1.2 µs / 50 µs | 8 µs / 20 µs | చాలా అప్లికేషన్లు |
అధిక-శక్తి జనరేటర్ | 10 µs / 700 µs | 5 µs / 320 µs | బహిరంగ టెలికమ్యూనికేషన్ నెట్‌వర్క్‌లు |
ఫ్రంట్ టైమ్ మరియు డ్యూరేషన్ అనేవి వర్చువల్ పారామీటర్లు, అవి సాధారణ రైజ్ టైమ్‌లు కావు. ఓపెన్-సర్క్యూట్ వోల్టేజ్ విషయంలో, ఫ్రంట్ టైమ్ అనేది 30%–90% రైజ్ టైమ్‌కు 1.67 రెట్లు ఉంటుంది. మీరు భాగాలను ఎంచుకునే ముందు, మీ ఉత్పత్తి ప్రమాణాన్ని ఒక టెస్ట్ లెవెల్‌తో సరిపోల్చండి. ఒక నిర్దిష్ట వోల్టేజ్ మీ బోర్డులోకి ఎంత కరెంట్‌ను పంపుతుందో జెనరేటర్ ఇంపిడెన్స్ మీకు తెలియజేస్తుంది.
సెమీకండక్టర్ జంక్షన్లపై సర్జ్‌లు ఎలా ఒత్తిడిని కలిగిస్తాయి
మెరుపు లేదా స్విచ్చింగ్ సర్జ్ మీ బోర్డుకు రెండు విధాలుగా చేరుతుంది. కామన్-మోడ్ ట్రాన్సియెంట్ వోల్టేజ్, ఇంటర్‌ఫేస్ కేబుల్ ద్వారా కరెంట్‌ను పంపి, తిరిగి ఎర్త్ ద్వారా వెనక్కి పంపుతుంది. డిఫరెన్షియల్-మోడ్ ట్రాన్సియెంట్ వోల్టేజ్, సిగ్నల్ పెయిర్ అంతటా కనిపిస్తుంది. ఈ రెండూ ట్రేస్‌లలోకి ఎలక్ట్రికల్ సర్జ్‌లు మరియు స్పైక్‌లుగా ప్రవేశిస్తాయి, మరియు రెండూ మొదట అత్యంత బలహీనమైన జంక్షన్‌ను తాకుతాయి.
సెమీకండక్టర్ జంక్షన్‌లు మొదటగా విఫలమవుతాయి, ఎందుకంటే అవి కరెంట్‌ను ఒక చిన్న పరిమాణంలోకి కేంద్రీకరిస్తాయి. రివర్స్ బ్రేక్‌డౌన్ రీజియన్‌ను దాటిన ఒక తాత్కాలిక వోల్టేజ్, శక్తిని ఒక చిన్న సిలికాన్ ప్రాంతంలోకి పంపిస్తుంది. దీని ఫలితంగా స్థానికంగా వేడి పుట్టి, జంక్షన్ షార్ట్ అవుతుంది. అందుకే ఒక పటిష్టమైన IC కంటే కనెక్టర్ వద్ద ఉండే సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ చాలా ముఖ్యం. ఆ శక్తి డైకి చేరకముందే క్లాంప్ దానిని మళ్లించాలి.
ముందుగా మీ సర్జ్ వాతావరణాన్ని మరియు పరీక్ష స్థాయిని నిర్వచించండి. సర్జ్ ప్రొటెక్షన్ దశ నుండి లేఅవుట్ వరకు, ఆ తర్వాత తీసుకునే ప్రతి నిర్ణయం ఆ సంఖ్యపైనే ఆధారపడి ఉంటుంది.
దశలవారీ సర్జ్ సప్రెషన్ ఆర్కిటెక్చర్
ఒకే పరికరం మెరుపు ఉప్పెనను తట్టుకుని, IC వద్ద గట్టిగా బిగించి ఉంచలేదు. మీకు దశలవారీ రక్షణ వ్యవస్థ అవసరం. ప్రతి దశ తాను తట్టుకోగల శక్తిని నిర్వహిస్తుంది మరియు ఆ దశలు ఒత్తిడిని పంచుకుంటాయి.
MOVలు, GDTలు మరియు TVS డయోడ్‌లను సమన్వయం చేయడం
మూడు-దశల నమూనాలో, సర్వీస్ ఎంట్రన్స్ వద్ద ఒక గ్యాస్ డిశ్చార్జ్ ట్యూబ్ (GDT), మధ్యలో ఒక మెటల్-ఆక్సైడ్ వేరిస్టార్ (MOV), మరియు రక్షిత సర్క్యూట్ సమీపంలో ఒక ట్రాన్సియెంట్-వోల్టేజ్-సప్రెషన్ డయోడ్ (TVS) ఉంటాయి. సర్వీస్ ఎంట్రన్స్ సర్జ్ ప్రొటెక్షన్ దశ బల్క్ కరెంట్‌ను మళ్లిస్తుంది. మధ్య దశ దాని గుండా వెళ్ళే కరెంట్‌ను గ్రహిస్తుంది. చివరి దశ IC పిన్ వద్ద మిగిలిన వోల్టేజ్‌ను క్లాంప్ చేస్తుంది.
పరామితి | GDT | MOV | TVS డయోడ్ |
|---|---|---|---|
ప్రతిస్పందన వేగం | 100 ns – 1 µs | 1 - 25 ns | ఉప-నానోసెకండ్ |
సర్జ్ కరెంట్ నిర్వహణ | 5 – 100 kA | 500 A – 40 kA | 10 - 500 ఎ |
శక్తి శోషణ | అధిక (kJ ఆర్క్ ద్వారా) | 10 J – 2 kJ | 0.1 – 50 జె |
క్లాంపింగ్ ప్రవర్తన | గునపంతో | మితమైన క్లాంపింగ్ నిష్పత్తి | గట్టి క్లాంపింగ్ నిష్పత్తి |
సమన్వయం అనేది దశల మధ్య డీకప్లింగ్ ఇంపీడెన్స్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది. సర్జ్ ఎనర్జీ గొలుసు అంతటా వ్యాపించడానికి ఇండక్టెన్స్ లేదా రెసిస్టెన్స్‌ను జోడించండి. అది లేకుండా, అత్యంత వేగవంతమైన పరికరం మొదట పనిచేసి, మొత్తం సంఘటనను గ్రహిస్తుంది. ఒక TVS పికోసెకన్లలో ఓవర్‌షూట్‌ను క్లాంప్ చేస్తుంది. ఆ తర్వాత సిరీస్ ఇంపీడెన్స్ అంతటా పెరుగుతున్న వోల్టేజ్ నానోసెకన్లలో MOVని ప్రేరేపిస్తుంది. తీవ్రమైన కరెంట్ వందల నానోసెకన్లలో GDT ఆర్క్‌ను మండించి, పదుల కిలోఆంపియర్ల కరెంట్‌ను గ్రౌండ్‌కు పంపుతుంది.
క్లాంపింగ్ వర్సెస్ క్రోబార్ ప్రవర్తన
ఒక మెటల్ ఆక్సైడ్ వేరిస్టర్ మరియు ఒక ట్రాన్సియెంట్ వోల్టేజ్ సప్రెసర్ క్లాంప్. ఇవి వోల్టేజ్‌ను ఒక నిర్దిష్ట స్థాయిలో నిలిపి ఉంచి, శక్తిని స్వయంగా వెదజల్లుతాయి. ఒక GDT మరియు ఒక SIDACtor క్రోబార్. ఇవి బ్రేక్ ఓవర్ అయి, ఆపై అల్ప-వోల్టేజ్ వాహక స్థితిలోకి లాచ్ అవుతాయి.
క్రోబార్ యొక్క తక్కువ హోల్డింగ్ వోల్టేజ్, తక్కువ విద్యుత్ నష్టంతో అధిక ఫాల్ట్ కరెంట్‌ను మోయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది, కాబట్టి ఇది క్లాంప్ కంటే ఎక్కువ కాలం పాటు అధిక కరెంట్‌లను తట్టుకోగలదు.
ఆ బలానికి ఒక షరతు ఉంది. సర్క్యూట్ ఫాలో కరెంట్‌ను క్లియర్ చేసేంత వరకు క్రోబార్ లాక్ అయి ఉంటుంది. మీరు హోల్డింగ్ స్థాయి కంటే తక్కువకు కరెంట్‌ను పరిమితం చేసే ఒక ఫ్యూజ్, ఒక PTC, లేదా సోర్స్ ఇంపిడెన్స్‌ను తప్పనిసరిగా జోడించాలి. తీవ్రమైన ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా క్లియరింగ్ జరుగుతుందో లేదో ధృవీకరించుకోండి. ఒక క్లాంపింగ్ పరికరానికి క్లియరింగ్ అవసరం లేదు, కానీ అది ప్రతి సంఘటనలోనూ ఒత్తిడికి గురవుతుంది. MOVలు పదేపదే దెబ్బలు తగలడం వల్ల క్షీణిస్తాయి. TVS డయోడ్‌లు వాటి కంటే ఎక్కువ కాలం మనుగడ సాగిస్తాయి కానీ చాలా తక్కువ శక్తిని నిర్వహించగలవు.
బ్యాకప్ ఫ్యూజులు షార్ట్ అయిన సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ నుండి రక్షణ కల్పిస్తాయి. ఫ్యూజ్‌ను సాధారణ ఆపరేటింగ్ కరెంట్ కంటే ఎక్కువగా మరియు పరికరం యొక్క ఫాల్ట్ కరెంట్ సామర్థ్యం కంటే తక్కువగా ఉండేలా ఎంచుకోండి. ప్రతి భాగం యొక్క వైఫల్య విధానాన్ని తనిఖీ చేయండి. MOV లేదా TVS షార్ట్ అయితే, సాధారణంగా సర్జ్ దాని రేటింగ్‌ను మించిపోయిందని అర్థం. పెరిగిన లీకేజ్ కరెంట్, పదేపదే వచ్చే సర్జ్‌ల వల్ల క్షీణతను సూచిస్తుంది. పదేపదే వైఫల్యాలు సంభవిస్తే, మీరు చాలా చిన్న పరికరాన్ని ఎంచుకున్నారని అర్థం. డేటా లైన్‌లపై కమ్యూనికేషన్ లోపాలు తరచుగా అధిక కెపాసిటెన్స్ ఉన్న భాగం వల్ల వస్తాయి. కనెక్టర్‌కు దూరంగా సరిగ్గా అమర్చకపోవడం కూడా ఏదైనా సర్జ్ సప్రెషన్ మరియు ఫిల్టరింగ్ పథకాన్ని బలహీనపరుస్తుంది.
సర్జ్ ప్రొటెక్షన్ పరికరాన్ని ఎంచుకోవడం
పరిమాణం మరియు బిగింపు వోల్టేజ్
స్టాండ్ఆఫ్ వోల్టేజ్‌తో ప్రారంభించండి. రివర్స్ స్టాండ్ఆఫ్ వోల్టేజ్ అత్యధిక సాధారణ లైన్ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి. ఇందులో సప్లై టాలరెన్స్, రిపుల్, ఓవర్‌షూట్ మరియు ఉష్ణోగ్రత మార్పులు ఉంటాయి. సాధారణ ఆపరేషన్ సమయంలో 5V రైల్ 5.25V లేదా 5.5Vకి చేరుకోవచ్చు, కాబట్టి సాధారణ ఉపయోగంలో 5V స్టాండ్ఆఫ్ లీక్ కావచ్చు లేదా ఆన్ కావచ్చు. బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్‌ను స్టాండ్ఆఫ్ వోల్టేజ్‌తో గందరగోళం చెందవద్దు. తక్కువ లీకేజ్ అనేది స్టాండ్ఆఫ్ రేటింగ్ వద్ద హామీ ఇవ్వబడుతుంది, బ్రేక్‌డౌన్ పాయింట్ వద్ద కాదు.
పరామితి | అర్థం | ఎంపిక నియమం |
|---|---|---|
రివర్స్ స్టాండ్ఆఫ్ వోల్టేజ్ | నిర్దిష్ట తక్కువ లీకేజీతో అత్యధిక నిరంతర వోల్టేజ్ | గరిష్ట చెల్లుబాటు అయ్యే లైన్ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి |
క్లాంపింగ్ వోల్టేజ్ | ఒక నిర్దిష్ట పల్స్ సమయంలో పరికరం అంతటా వోల్టేజ్ | రక్షిత సర్క్యూట్ యొక్క సురక్షిత తాత్కాలిక పరిమితి కంటే తక్కువగా ఉండాలి |
గరిష్ట పల్స్ కరెంట్ | ఇచ్చిన తరంగరూపానికి గరిష్ట పల్స్ కరెంట్ | ఊహించిన తాత్కాలిక కరెంట్‌ను మించి ఉండాలి |
గరిష్ట పల్స్ శక్తి | గరిష్ట స్వల్ప-కాల పల్స్ శక్తి | తగ్గించబడిన లెక్కించిన పల్స్ శక్తిని మించి ఉండాలి |
తరువాత, సర్జ్ కరెంట్‌ను అంచనా వేసి, క్లాంప్‌ను తనిఖీ చేయండి. 24V ఇండస్ట్రియల్ ఇన్‌పుట్ కోసం, 33V స్టాండ్ఆఫ్ పనిచేస్తుంది. 1000V సోర్స్, 54V క్లాంప్, మరియు 42Ω సోర్స్ రెసిస్టెన్స్‌తో, 8/20 µs పల్స్ కరెంట్ సుమారు 22.5A ఉంటుంది. రక్షిత సర్క్యూట్ 60V తీసుకోగలిగితే, ఆ 54V క్లాంప్, PCB ఓవర్‌షూట్‌కు ముందు కేవలం 6V మార్జిన్‌ను మాత్రమే మిగులుస్తుంది. క్లాంపింగ్ వోల్టేజ్‌ను ఎప్పుడూ విస్మరించవద్దు. ఒక డయోడ్ పల్స్‌ను తట్టుకున్నప్పటికీ, రక్షిత ICని దెబ్బతీయడానికి సరిపడా ట్రాన్సియెంట్ వోల్టేజ్‌ను దాని గుండా వెళ్ళనివ్వవచ్చు.
కేవలం నామినల్ రైల్ నుండి స్టాండ్ఆఫ్ వోల్టేజ్‌ను ఎంచుకోవద్దు. డేటాషీట్ వేవ్‌ఫార్మ్ అంచనా వేసిన ముప్పుకు సరిపోలుతుందో లేదో నిర్ధారించుకోండి మరియు పీక్ పల్స్ పవర్‌కు టెంపరేచర్ డీరేటింగ్‌ను వర్తింపజేయండి.
ప్లేస్‌మెంట్ మరియు లీడ్ పొడవు
ట్రేస్ మరెక్కడికీ వెళ్ళకముందే, కనెక్టర్ వద్ద సర్జ్ ప్రొటెక్షన్ పరికరాన్ని ఉంచండి . పొడవైన కనెక్టింగ్ లీడ్‌లు ఇంపీడెన్స్ మరియు ఇండక్టివ్ వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను పెంచుతాయి. అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ తాత్కాలిక కరెంట్ ప్రవహించినప్పుడు, ఆ ఇంపీడెన్స్ మిగిలిపోయిన క్లాంపింగ్ వోల్టేజ్‌ను పెంచుతుంది, అది దిగువన ఉన్న పరికరాలకు చేరుతుంది. రక్షణ స్థాయి పడిపోతుంది, మరియు సున్నితమైన లోడ్‌లు వాటి ఇంపల్స్ విత్‌స్టాండ్ రేటింగ్ కంటే ఎక్కువ వోల్టేజ్‌లను చూస్తాయి.
వైర్లను పొట్టిగా, నిటారుగా మరియు నేరుగా ఉంచండి. అరెస్టర్ మరియు మెయిన్స్ నెట్‌వర్క్ లేదా ఎర్త్ మధ్య సూచించబడిన గరిష్ట వైర్ పొడవు 0.5 మీటర్లు, దీనిని తరచుగా 50-సెంటీమీటర్ల నియమం అని పిలుస్తారు. అరెస్టర్ మరియు పరికరాల మధ్య కేబుల్స్ 10 మీటర్లకు మించకూడదు. అంతకు మించి, పరికరాలకు దగ్గరగా రెండవ కోఆర్డినేటెడ్ సర్జ్ ప్రొటెక్టర్‌ను జోడించండి.
సర్జ్ అరెస్టర్‌ను పరికరాల టెర్మినల్స్‌కు మరియు గ్రౌండ్‌కు అనుసంధానించే లీడ్ పొడవును కనిష్టంగా ఉంచి, వంపులను తగ్గించి, వీలైనంత నిటారుగా అమర్చాలి.
ఇక్కడ DFM పరిమితులు ఎంపికను నిర్దేశిస్తాయి. ఫైన్-పిచ్ ట్రాన్సియెంట్ వోల్టేజ్ సప్రెసర్ ప్యాకేజీలు ప్యాడ్ పరిమాణాన్ని మరియు స్టాండ్ఆఫ్ క్లియరెన్స్‌ను పరిమితం చేస్తాయి. ఏదైనా స్ప్లిట్ యొక్క సర్జ్ ఎంట్రీ వైపున భాగాన్ని ఉంచండి మరియు రిటర్న్ మార్గాన్ని అదే లేయర్‌లో ఉంచండి. అసెంబ్లీ హౌస్ ప్యాడ్ జ్యామితిని నిలబెట్టలేకపోతే, జాబితా చేయబడిన మరియు సరిగ్గా రేట్ చేయబడిన సర్జ్ ప్రొటెక్టివ్ పరికరం కూడా విఫలమవుతుంది.
సర్జ్ ప్రొటెక్షన్ కోసం గ్రౌండింగ్ డిజైన్
రక్షిత ఎర్త్ వర్సెస్ సిగ్నల్ గ్రౌండ్
ప్రొటెక్టివ్ ఎర్త్ మరియు సిగ్నల్ గ్రౌండ్ వేర్వేరు పనులను చేస్తాయి. ప్రొటెక్టివ్ ఎర్త్ ఫాల్ట్ కరెంట్‌ను తీసుకువెళుతుంది మరియు ఛాసిస్‌ను ఎర్త్ పొటెన్షియల్‌లో ఉంచుతుంది. ఈ విధంగా, ఎన్‌క్లోజర్‌ను తాకిన వ్యక్తి సురక్షితంగా ఉంటాడు. సిగ్నల్ గ్రౌండ్ అనేది మీ సర్క్యూట్‌కు రిఫరెన్స్. ఇది ఛాసిస్‌తో పోలిస్తే ఏ వోల్టేజ్‌లోనైనా ఉండగలదు. అవి ఎక్కడ కలుస్తాయో మీరు నిర్ణయించే వరకు వాటిని వేర్వేరు నెట్‌లుగా పరిగణించండి.
కారక | గైడెన్స్ |
|---|---|
సిగ్నల్ గ్రౌండ్ వర్సెస్ ఛాసిస్ గ్రౌండ్ | సర్క్యూట్ గ్రౌండ్‌ను ఛాసిస్ గ్రౌండ్‌కు కనెక్ట్ చేయవలసిన అవసరం లేదు. USB ద్వారా శక్తిని పొందే పరికరంలో, GND వైర్ సర్క్యూట్ గ్రౌండ్‌కు మరియు షీల్డ్ ఛాసిస్‌కు కనెక్ట్ చేయబడి ఉంటుంది. |
సింగిల్-పాయింట్ బాండింగ్ | సర్క్యూట్ పవర్ గ్రౌండ్‌ను ఛాసిస్‌కు ఒకే ఒక్క పాయింట్ వద్ద మాత్రమే కలపండి. |
అధిక-పౌనఃపున్య బంధం | అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ శబ్దాన్ని షంట్ చేయడానికి, సర్క్యూట్ గ్రౌండ్ నుండి షీల్డ్‌కు కొన్ని వందల pF పరిమాణం గల ఒక చిన్న కెపాసిటర్‌ను జోడించండి. |
షీల్డ్ హ్యాండ్లింగ్ | షీల్డ్ మరియు సిగ్నల్ రిటర్న్‌ను వేర్వేరు పాయింట్లుగా ఉంచండి. షీల్డ్ క్షేత్రాలను నిరోధిస్తుంది మరియు మీరు ప్రత్యేకంగా రూపొందిస్తే తప్ప అది కరెంట్‌ను ప్రసరింపజేయకూడదు. |
శబ్దం మరియు లూప్‌లు | సర్క్యూట్ రిఫరెన్స్‌ను షీల్డ్ నుండి వేరు చేయడం వల్ల నాయిస్ మార్గాలు, సిగ్నల్ రిటర్న్ మార్గాల నుండి వేరు చేయబడతాయి. దీనివల్ల గ్రౌండ్ లూప్‌లు, ఆసిలేషన్ మరియు సప్లై హమ్ వంటివి నివారించబడతాయి. |
ఒక చోట ఛాసిస్‌ను సిగ్నల్ గ్రౌండ్‌కు బాండ్ చేయండి, ఆ తర్వాత హై-ఫ్రీక్వెన్సీ రిటర్న్ కోసం చిన్న కెపాసిటర్‌ను జోడించండి. ఇది సేఫ్టీ బాండ్‌ను పటిష్టంగా ఉంచుతుంది మరియు అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద నాయిస్‌కు తక్కువ మార్గాన్ని ఇస్తుంది.
సింగిల్-పాయింట్, మల్టీపాయింట్ మరియు హైబ్రిడ్ గ్రౌండింగ్
సింగిల్-పాయింట్ గ్రౌండింగ్ ప్రతి రిటర్న్‌ను ఒకే సాధారణ నోడ్‌కు కలుపుతుంది. ఇది గ్రౌండ్ లూప్‌లను పరిమితం చేస్తుంది మరియు మెరుపుల తుఫాను సమయంలో అన్ని భాగాలను ఒకే పొటెన్షియల్ వద్ద ఉంచుతుంది. ఇది సుమారుగా 10 MHz కంటే పైన పనిచేయడం ఆగిపోతుంది, అక్కడ పొడవైన కండక్టర్లు యాంటెనాలుగా పనిచేస్తాయి. మల్టీపాయింట్ గ్రౌండింగ్ గ్రౌండ్ కరెంట్‌లకు అనేక మార్గాలను ఇస్తుంది మరియు పొటెన్షియల్‌లను సమం చేస్తుంది. ఇది భవనంలోని స్టీల్ ద్వారా లూప్‌లు మరియు స్ట్రే కరెంట్‌కు కూడా దారితీస్తుంది. హైబ్రిడ్ గ్రౌండింగ్ ఈ రెండింటినీ మిళితం చేస్తుంది: ఒక సింగిల్-పాయింట్ బ్యాక్‌బోన్‌తో పాటు మల్టీపాయింట్ సబ్‌సిస్టమ్‌లు ఉంటాయి.
1 MHz మరియు 30 MHz మధ్య పనిచేసే సర్క్యూట్‌ల కోసం, ఒక హైబ్రిడ్ విధానం ఉపయోగించబడుతుంది. గ్రౌండ్ వైర్ పొడవు ఆపరేటింగ్ సిగ్నల్ తరంగదైర్ఘ్యంలో 1/20 కంటే తక్కువగా ఉంటే, సింగిల్-పాయింట్ గ్రౌండింగ్‌ను ఉపయోగించండి. లేకపోతే, మల్టీ-పాయింట్ గ్రౌండింగ్‌ను ఉపయోగించండి.
రిటర్న్ కరెంట్‌ను దృష్టిలో ఉంచుకుని గ్రౌండ్ ప్లేన్ స్ప్లిట్‌లు మరియు స్టిచింగ్‌లను ప్లాన్ చేయండి. ఒక సిగ్నల్ కింద స్ప్లిట్ చేయడం వలన దాని రిటర్న్ కరెంట్ దారి మళ్ళించబడుతుంది, మరియు ఆ లూప్ రేడియేట్ అవుతుంది. సిగ్నల్ దాటవలసిన చోట కెపాసిటర్లు లేదా ఒక సన్నని బ్రిడ్జ్‌తో స్ప్లిట్‌కు అడ్డంగా స్టిచ్ చేయండి. సర్జ్ ప్రొటెక్టివ్ డివైస్ మరియు రక్షించబడే పరికరాల కోసం ఎర్తింగ్ అమరికను కలిపి డిజైన్ చేయండి. సర్జ్ ప్రొటెక్టర్‌కు ఎర్త్‌కు ఒక చిన్న, తక్కువ-ఇండక్టెన్స్ మార్గం అవసరం. పరికరానికి దాని స్వంత రిఫరెన్స్ అవసరం. సర్జ్ ప్రొటెక్టివ్ డివైస్‌ల నుండి గ్రౌండింగ్ కండక్టర్‌ను ఒక సాధారణ ఎర్త్ పాయింట్‌కు నడపండి, మరియు ఆ కండక్టర్‌ను సిగ్నల్ రిటర్న్‌ల నుండి వేరుగా ఉంచండి. మీ స్థానిక కోడ్ ప్రకారం సర్వీస్ ఎంట్రన్స్ వద్ద ఫేజ్, న్యూట్రల్, మరియు ఎక్విప్‌మెంట్ గ్రౌండింగ్ కండక్టర్‌లను బాండ్ చేయండి. ఆ తర్వాత అదే పాయింట్ వద్ద సప్రెసర్‌లను గ్రౌండ్ చేయండి. పొడవైన, ఉమ్మడి గ్రౌండ్ వైర్ ప్రతి స్టేజ్‌లో ట్రాన్సియెంట్ వోల్టేజ్‌ను పెంచుతుంది మరియు మీరు నిర్మించిన సమన్వయాన్ని విఫలం చేస్తుంది. సమర్థవంతమైన మెరుపు రక్షణ ఈ ఉమ్మడి ఎర్త్ రిఫరెన్స్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది, కేవలం సప్రెసర్‌పై మాత్రమే కాదు. మొదట సర్జ్ సప్రెషన్ రిటర్న్‌ను రూట్ చేయండి, ఆ తర్వాత దాని చుట్టూ సిగ్నల్ గ్రౌండ్‌లను ఉంచండి.
PCB లేఅవుట్ మరియు ఐసోలేషన్ టెక్నిక్స్
క్రీపేజ్, క్లియరెన్స్ మరియు స్లాటింగ్
క్రీపేజ్ అనేది రెండు కండక్టర్ల మధ్య ఉపరితలం వెంబడి ఉండే మార్గం. క్లియరెన్స్ అనేది గాలి గుండా ఉండే సరళ రేఖ అంతరం. దూరం చాలా తక్కువగా ఉంటే, తాత్కాలిక వోల్టేజ్ ఈ రెండింటిలో దేనినైనా దాటుతుంది. అధిక-వోల్టేజ్ ప్యాడ్‌ల మధ్య ఒక స్లాట్‌ను కత్తిరిస్తే, ఉపరితల మార్గం పొడవుగా మారుతుంది. ప్యాడ్‌ల మధ్య 1 మి.మీ. వెడల్పు గల స్లాట్ ఉపరితల మార్గం పొడవును దాదాపు రెట్టింపు చేయగలదు. ఇది ట్రాకింగ్ లేదా ఆర్కింగ్ అవకాశాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. 2 మి.మీ. వెడల్పు గల స్లాట్, బోర్డును పెద్దదిగా చేయకుండానే క్రీపేజ్ మార్గానికి కొన్ని మిల్లీమీటర్లను జోడిస్తుంది.
బోర్డు పరిమాణం వల్ల ఎక్కువ క్రీపేజ్ దూరాలను పాటించడం కష్టమైనప్పుడు, స్లాట్‌లు మరియు భౌతిక అవరోధాలను ఉపయోగించండి. ఒక కాంపాక్ట్ 800V కన్వర్టర్, 1 mm స్లాట్ మరియు ఒక మంచి ఇన్సులేటింగ్ మెటీరియల్‌తో దాని స్పేసింగ్‌ను అందుకోగలదు. 1200V వద్ద పనిచేసే ఒక ఇండస్ట్రియల్ మోటార్ కంట్రోలర్ (పొల్యూషన్ డిగ్రీ 2, IPC-2221, గ్రూప్ II మెటీరియల్), ఒక చిన్న బోర్డుపై పాస్ అవ్వడానికి కాన్ఫార్మల్ కోటింగ్‌తో కూడిన స్లాట్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. పదునైన ట్రేస్ మలుపులు మరియు అంచులను నివారించండి, ఎందుకంటే అవి విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని ఇరుకుగా చేస్తాయి. చాలా అధిక వోల్టేజ్ ట్రేస్‌లను అంతర్గత పొరలకు దూరంగా ఉంచండి. పదునైన అంచు ఉన్న ఏదైనా మెటల్ ప్యాటర్న్, ఇన్సులేటర్ అంతటా క్షేత్రాన్ని పెంచి, ఫ్లాషోవర్‌కు కారణం కాగలదు.
కామన్ మోడ్ చోక్స్, Y కెపాసిటర్లు మరియు ఐసోలేషన్ బారియర్లు
కామన్ మోడ్ చోక్ రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పవర్ లైన్‌లకు ఉమ్మడిగా ఉండే నాయిస్‌ను నిరోధిస్తుంది. దీని వ్యతిరేక వైండింగ్‌లు డిఫరెన్షియల్ కరెంట్ కోసం ఒకదానికొకటి రద్దు చేసుకుంటాయి మరియు కామన్-మోడ్ నాయిస్‌కు అధిక ఇంపెడెన్స్‌ను చూపుతాయి. దీనిని మెయిన్స్ ఇన్‌పుట్ దగ్గర ఉంచి, X మరియు Y కెపాసిటర్లు మరియు సర్జ్ ప్రొటెక్షన్ స్టేజ్‌తో సమన్వయం చేయండి. Y కెపాసిటర్లు కామన్-మోడ్ నాయిస్‌ను ఎర్త్‌కు షంట్ చేస్తాయి. X కెపాసిటర్లు లైన్ మరియు న్యూట్రల్ అంతటా డిఫరెన్షియల్-మోడ్ నాయిస్‌ను ఫిల్టర్ చేస్తాయి. ట్రాన్సియెంట్-వోల్టేజ్-సప్రెషన్ డయోడ్ మరియు ఇతర సర్జ్ ప్రొటెక్టివ్ పరికరాలతో కలిసి, ఈ భాగాలు సర్జ్ సప్రెషన్ మరియు హై ఫ్రీక్వెన్సీ ఫిల్టర్‌లను ఏర్పరుస్తాయి, ఇవి మిగిలిపోయిన ట్రాన్సియెంట్ వోల్టేజ్‌ను IC నుండి దూరంగా ఉంచుతాయి.
ఫెర్రైట్ చోక్ సంతృప్తమవుతుంది. అధిక-శక్తి గల కామన్-మోడ్ సర్జ్ కోర్‌ను సంతృప్తపరిచి, దాని గుండా నేరుగా వెళ్ళగలదు. చోక్‌కు అదనంగా ప్రత్యేక సర్జ్ ప్రొటెక్షన్‌ను రూపొందించండి మరియు చోక్‌ను ఎప్పుడూ సర్జ్ సప్రెసర్‌గా పరిగణించవద్దు. IEC 60384-14 ప్రకారం Y కెపాసిటర్ల క్లాస్ రేటింగ్‌ను అనుసరించి వాటి పరిమాణాన్ని నిర్ణయించండి మరియు ఆ భాగం మీరు లక్ష్యంగా పెట్టుకున్న పీక్ వోల్టేజ్‌ను తట్టుకోగలదని నిర్ధారించుకోండి.
DFM వీటన్నింటికీ ఆకృతిని ఇస్తుంది. ఫ్యాబ్రికేషన్ నియమాల ప్రకారం రాగి అవుట్‌లైన్ నుండి సుమారు 0.3–0.4 మి.మీ. దూరంలో ఉంటుంది, కానీ ఆ తర్వాత క్రీపేజ్ అంచు చుట్టూ ఛాసిస్ వరకు వ్యాపిస్తుంది. ఐసోలేషన్ స్లాట్‌కు ప్లేటింగ్ చేయలేము, మరియు రూటింగ్‌కు సుమారు 1.0–1.5 మి.మీ. అవసరం, కాబట్టి ఎలక్ట్రికల్ మార్గం తప్పనిసరిగా స్లాట్ చివరలను దాటి వెళ్ళాలి. ఐసోలేషన్ జోన్‌లోని ఫ్లక్స్ మరియు సోల్డర్ బాల్స్ ఇన్‌స్టాల్ చేయబడిన పొల్యూషన్‌గా పనిచేస్తాయి. ఆ బెల్ట్‌ను పార్ట్స్, వయాస్, సిల్క్ మరియు టెస్ట్‌పాయింట్స్ బయటకు రాకుండా నిరోధించేదిగా పరిగణించండి. మీరు కోటింగ్‌ను పేర్కొని, తనిఖీ చేస్తే తప్ప, కోటింగ్ ఉంటుందనే ఊహతో CADలో క్రీపేజ్‌ను ష్రింక్ చేయవద్దు.
పరిమితి ప్రాంతం | తయారీ ట్రేడ్-ఆఫ్ |
|---|---|
బోర్డు అంచు క్రీపేజ్ | కాపర్ పుల్‌బ్యాక్ అంచు చుట్టూ ఛాసిస్ వరకు ఒక మార్గాన్ని వదిలివేస్తుంది |
ఐసోలేషన్ స్లాట్ | ప్లేటింగ్ చేయలేము; రౌటింగ్ వెడల్పు మార్గాన్ని స్లాట్ చివరల చుట్టూ ఉండేలా చేస్తుంది |
అవరోధం వెంబడి మార్గాలు | ఉపరితలంపై ఇరుకైన మాస్క్ డ్యామ్‌లు ప్యాడ్-టు-ప్యాడ్ కుట్టును కలిగి ఉంటాయి |
అసెంబ్లీ అవశేషాలు | ఐసోలేషన్ జోన్‌లో ఫ్లక్స్ మరియు సోల్డర్ బాల్స్ కాలుష్యంగా పనిచేస్తాయి |
ఆకృతి పూత | నిర్దేశించి, తనిఖీ చేస్తేనే కాలుష్య స్థాయిని తగ్గిస్తుంది |
కనెక్టర్ వద్దకు స్వల్పకాలం పాటు అధిక వోల్టేజ్ వస్తుంది. అది చిప్‌లోని అత్యంత బలహీనమైన ప్రదేశాన్ని కనుగొని దాన్ని విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది. దశలవారీ రక్షణ ఆ శక్తి వేగాన్ని తగ్గిస్తుంది. ఆ తర్వాత గ్రౌండింగ్ మరియు లేఅవుట్ క్లాంప్ పట్టుకుంటుందా లేదా అని నిర్ణయిస్తాయి. సర్జ్ ప్రొటెక్షన్ అనేది ఒక పూర్తి వ్యవస్థ, కేవలం ఒక భాగం కాదు.
ముఖ్యమైన అంశాలు మళ్ళీ ఇక్కడ ఉన్నాయి. మొదట, మీ సర్జ్ వాతావరణాన్ని మరియు పరీక్ష స్థాయిలను నిర్వచించండి. MOV, GDT, మరియు TVS దశల మధ్య ఇంపీడెన్స్‌ను జోడించడం ద్వారా వాటిని కలిసి పనిచేసేలా చేయండి. సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ యొక్క లీడ్స్‌ను పొట్టిగా మరియు నిటారుగా ఉంచండి. మీరు లేఅవుట్ చేసే ముందు ఎర్త్‌కు వెళ్లే మార్గాన్ని ప్లాన్ చేసుకోండి. క్రీపేజ్, క్లియరెన్స్, మరియు DFM పరిమితుల నియమాలను పాటించండి. ప్రతి సర్జ్ సప్రెసర్‌ను, అది ఛాసిస్ గ్రౌండ్‌కు కరెంట్‌ను షంట్ చేసే విధంగా ఉంచండి.
తదుపరి నిర్మాణం చేపట్టే ముందు, మీ ప్రస్తుత సర్జ్ సప్రెషన్, గ్రౌండింగ్ మరియు లేఅవుట్ ప్లాన్‌ను ఈ ఆలోచనలతో సరిపోల్చుకొని సరిచూసుకోండి.
తరచూ అడిగే ప్రశ్నలు (FAQ)
సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ బాగానే ఉన్నట్లు కనిపించినా ట్రాన్స్‌సీవర్ ఎందుకు విఫలమవుతుంది?
ప్రొటెక్టర్ చాలా నెమ్మదిగా బిగించబడి ఉండవచ్చు లేదా కనెక్టర్ నుండి చాలా దూరంగా ఉండి ఉండవచ్చు. పొడవైన లీడ్‌లు ఇండక్టివ్ డ్రాప్‌ను పెంచుతాయి, కాబట్టి IC వద్ద మిగిలిపోయిన వోల్టేజ్ దాని పరిమితిని మించి పెరుగుతుంది. మీరు ఆ భాగాన్ని నిందించే ముందు లీడ్ పొడవును మరియు ఎర్త్‌కు తిరిగి వెళ్లే మార్గాన్ని తనిఖీ చేయండి.
ఒక TVS డయోడ్ ఒక్కటే ఒక బోర్డును రక్షించగలదా?
లేదు. ఒక TVS వేగంగా బిగిస్తుంది కానీ తక్కువ శక్తిని మాత్రమే నిర్వహించగలదు. మెరుపు ఉప్పెన దాని రేటింగ్‌ను మించిపోతుంది. దానికి ముందు మీకు ఒక GDT లేదా MOV దశ అవసరం, మరియు ఆ దశల మధ్య ఇంపీడెన్స్ ఉండాలి, తద్వారా శక్తి గొలుసు అంతటా విస్తరిస్తుంది.
సర్జ్ ప్రొటెక్టర్ లీడ్స్ ఎంత పొట్టిగా ఉండాలి?
మెయిన్స్ నెట్‌వర్క్ లేదా ఎర్త్‌కు చేసే కనెక్షన్‌ను 0.5 మీటర్ల లోపు, నిటారుగా మరియు తక్కువ వంపులతో ఉంచండి. అరెస్టర్ మరియు పరికరాల మధ్య కేబుళ్లను 10 మీటర్ల లోపు ఉంచండి. దానికి మించి, లోడ్‌కు మరింత దగ్గరగా రెండవ కోఆర్డినేటెడ్ ప్రొటెక్టర్‌ను జోడించండి.
ఛాసిస్ గ్రౌండ్‌ను సిగ్నల్ గ్రౌండ్‌కు ఎక్కడ బాండ్ చేయాలి?
వాటిని ఒక బిందువు వద్ద బంధించండి, ఆపై అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ రిటర్న్ కోసం కొన్ని వందల pF ఉన్న ఒక చిన్న కెపాసిటర్‌ను జోడించండి. ఇది సేఫ్టీ బాండ్‌ను పటిష్టంగా ఉంచుతుంది మరియు గ్రౌండ్ లూప్‌ను సృష్టించకుండా నాయిస్‌కు చిన్న మార్గాన్ని ఇస్తుంది.
