LatchUp bei ESD-Puls

das ist natürlich immer sensibel. HF-taugliche Kondensatoren sind hier schon mal angesagt.

Die Zündung der parasitären Thyristoren dürfte über dU/dt erfolgen. Mach mal einen ordentlichen Ferritkern um den Analogausgang herum. Das sollte die Steilheit zumindest im Anfang begrenzen. Zusätzlich natürlich die Keramik-Cs von AGND nach 0V und 6V, sonst hat das Mantelstromfilter keine Wirkung. Überspannungsableiter sind was für's Grobe und sollten wenn dann vor das Filter.

Marcel

Am 19.07.2011 11:41, schrieb Marcel Müller:

Die Mittenspannungserzeugung wird vermutlich mit OPV gemacht. Kondensatoren führen hier zum Schwingen. -> Schlecht

Wenn der Schirm dann auch noch auf der Mittenspannung liegt, dann ist das ganze Design extrem empfindlich.

Die Mittenspannung muss niederohmig erzeugt und ordentlich abgeblockt werden.

Ohne Schaltplan ist es aber schwierig.

Michael

Wie Michael schrieb, hier waere ein Schaltplan noetig. ESD ist eine Sache, aber wenn ein Schalten nach 0V oder 6V bereits einen Latch-up ausloest dann ist das u.U gar kein ESD Effekt. Da koennen natuerlich auch keine Dioden gegen diese Spannungen nutzen.

Hast Du VL richtig angeschlossen?

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Am 19.07.2011 10:02, schrieb Thorsten Just:

Wenn die Mittenspannung mit einem OP erzeugt wird, dann könnte dies passieren:

Ein ESD Impuls, der steiler ist, als die Anstiegsgeschwindigkeit des OP's wird das künstliche Massepotential kurzzeitig wegziehen, weil der Op dann kurzzeitig nicht mehr gegengekoppelt ist. D.h. der Strom fliesst dann weiter bis zum Eingang, wird verstärkt und zieht die virtuelle Masse weg. Evtl. fängt der OP wegen der kapazitiven Last an zu schwingen. Das kann dann alle mögliche Folgen haben, je nach Schaltung. Ein 47 Ohm in die virtuelle "Masse"leitung könnte helfen.

Joerg :

Und Layout! Durchgehende Massefläche vorhanden, keine Schlitze drin? Man kann das Problem manchmal durch gute - kurz angeschlossene - Abblockkondensatoren verringern.

M.

Das waere auch gut zu sehen. Aber vermutlich liegt das Problem schon vorher, weil Thorsten schrieb dass es bereits beim Anlegen statischer 0V oder 6V passiert.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Erstmal vielen Danke für alle Antworten. Ich hab damit nochmals einiges probiert.

Am 19.07.2011 11:41, schrieb Marcel Müller:

Der Ausgang ist eine BNC-Buchse, die direkt in die Platine gelötet ist, da einen Ferrit drum zu legen ist etwas schwierig.

Ich hatte testweise mal die AGND-Verbindung zwischen Buchse und dem Rest der Platine getrennt. Merkwürdigerweise reagiert die Schaltung trotzdem noch auf Pulse auf den Schirm der Buchse. Ein SMD-Ferrit in der Verbindung brachte auch nichts weiter.

Am 19.07.2011 11:55, schrieb Michael S:

Die Mittenspannung erzeugt ein TLE2426, dessen Ausgang jetzt zusätzlich nochmal 100nF keramisch nach +6V und 0V bekommen hat, ohne dass das etwas ändern würde.

Auch nochmal 100nF zu den 10u von 6V nach 0V ändern nichts.

Am 19.07.2011 15:46, schrieb Joerg:

Derzeit hab ich VL an +6V angeschlossen, da sonst wenn der "Kurzschluss" auftritt und die 6V dadurch zusammen brechen, die 5V rückwärts über den Schalter in die 6V speisen.

Am 20.07.2011 15:43, schrieb Joerg:

Da hab ich mich wohl mißverständlich ausgedrückt. Wenn ich die Steuerleitungen vom Controller trenne und statt dessen auf +6V löte _und_ dann wieder ESD-Pulse auf den Ausgangsschirm geb, tritt der Latchup trotzdem auf.

Jetzt beim nochmaligen Probieren ist mir dann aufgefallen, dass wenn ich die Steuerleitungen auf 0V lege nur etwa alle 20..30 Pulse was passiert, während wenn die an 6V liegen, es fast jeder Puls auslöst.

Am 20.07.2011 09:47, schrieb Matthias Weingart:

Nein, ist eine doppellagige Platine mit halt Bahnen oben und unten. Zusätzliche Innenlagen soll ich eigentlich vermeiden.

Original Schaltplan/Layout kann ich leider nicht ins Netz stellen.

Thorsten

Kannst Du dicke Klappferrite bekommen? Bei uns gibt es die in den Radio Shacks, bei Euch weiss ich es leider nicht (Conrad-Laden mal anrufen?).

43er Ferritmaterial ist am besten, aber oft muss man nehmen was gerade da ist.

Vorsicht, das moegen die meisten Opamps ueberhaupt nicht. Kann anfangen zu schwingen wenn Du das nicht ueber Serien-R und ein paar hundert pF im Feedback abfaengst.

Ok, dann ist es wohl wirklich ESD.

Oh, da koennte das Problem liegen. Dann muessten wir tatsaechlich Layout und Schaltbild sehen.

Verstaendlich. Wenn Du voll haengenbleibst kannst Du ihn ja per PM schicken. Bleibt vertraulich, Reply-to Addresse funktioniert. Aber jetzt geht's erstmal mit den Hunden auf Wanderung, sonst werden die knatschig :-)

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Thorsten Just :

Überlege Dir mal, wo der ESD-Puls langfliesst. Er fliesst vom BNC zur "Masse" hin, da wo dein Board und die ESD-Pistole ihre Masse gemeinsam haben. Falls nicht direkt verbunden, sind sie es aber auf jeden Fall kapazitiv. Und auf dem Weg dahin zieht der Puls dann zum einen die Massepotentiale lokal nach oben oder unten (und der Chip "sieht" Überspannung und geht in den Latchup) und dann gibt es auch noch Induktion mit der auch noch alle benachbarten Signale mit in die Höhe (+ oder -) gezogen werden...

Löte unten ein Blech drauf (oder Basismaterial), so gross wie deine Platine. Auf der einen Seite direkt und ganz kurz (möglichst keine Drähte!) an die BNC-Masse, auf der anderen Seite an die Steckverbinder, die zur grössten Masse führen (in der Hoffnung ,dass der Puls sich seinen Weg darüber suchen wird). Zwischen BNC-Masse und Mittenkontakt mal testweise gute 1nF oder 10nF oder 100nF mit dranlöten - ebenso an den VCC Anschluss - also VCC-Masse an das Blech, einen Kondensator mit dran, an den andren Pol das ankommende VCC+ Kabel und von da mit einem kurzen Ende auf die Platine. Wenn sich da nix bessert, mal alle anderen abgehenden Massen ausprobieren. (Signale ähnlich an der Board-Kante abblocken, entweder mit C kurzschliessen oder mit je 5uH an beiden Leitungen aufs Board führen). Das ist zwar nicht so gut wie ne durchgehende Massefläche, kann das Problem aber schon mal eingrenzen. wichtig sind ganz kurze und dicke Kopplungen, keine Drähte, die wirken wie Drosseln und machen das Blech dann wieder wirkungslos.

Und dann noch: 100nF sind nicht gleich 100nF. Da gibt es grosse Unterschiede. Probier mal ein paar Bauformen durch (wenn ich mich recht entsinne war mal der 1206 in X7R imho schlechter als der 0603 in Z5U).

Zu den "Steuerleitung an 6V: Problem, Steuerleitung an 0V: kein Problem" Löte die Steuerleitungen mal mit 100k an die 6V, ändert sich da was? Wobei schon die Drähte, mit denen Du die Steuerleitungen an die 6V lötest, den ESD-Puls auffangen können. ESD-Entstören ist wie HF Design debuggen :-).

M.

Der TLE2426 ist kein herkömmlicher "Opamp" sondern ein kompletter "Virtual Ground"-Baustein und ist für hohe kapazitive Last ausgelegt, etwas abhängig vom Ausgangsstrom. (Natürlich werkelt darin ein OP der ist aber entsprechend kompensiert) Siehe Bild 17 im Datenblatt:

Jorgen

Joerg :

Die ESD pfeffert über die TVS hinweg in die Schaltung rein auf die Masse/Vcc hebt/senkt da lokal das Potential ein wenig ab und der Chip kriegt trotzdem Überspannung, da über ihm selbst keine TVS sitzt und der 100nF viel zu weich ist ... Bei einem löchrigen Layout muss man oft an vielen Stellen flicken, damit der ESD ohne Folgen bleibt. Ich hatte sowas in der Vergangenheit auch schon, das Handy mit der Antennenspitze auf das Display gehalten - der uC machte Reboot. War auch ne beidseitige Platine ohne durchgehende Masse. ESD war dagegen noch harmlos ;-). Seitdem ich da 4 Lagen spendiere und eine Lage nur für die Masse reserviere und an den Boardkanten/abgehenden Leitungen ordentlich entkopple, hab ich keine "Herzschmerzen" mehr :-). Manche Layouts kann man auch in 2 Lagen layouten - mit durchgehender Massefläche: Versuchen alles auf einer Ebene zu routen (selbst wenn manche Leitungen lang werden), wo es gar nicht geht, SMD-Brücken setzen (1206, 1210er 0R0 Widerstand, irgendjemand postet hier mal sogar mal nen Link zu SMD-Brücken, wenn ich mich recht entsinne ).

M.

Am 20.07.2011 17:13, schrieb Matthias Weingart:

Ich hab das jetzt nochmal genauer untersucht und dabei festgestellt, dass abhängig wo die Steuerleitungen dran hängen, das ganze nur auf eine Polarität der Pulse empfindlich ist. Mit 100k dazwischen an 6V ist die Schaltung immer noch empfindlich während sie es mit 100k an 0V nicht ist.

Thorsten Just :

Anscheinend ist der Latchup-Effekt der Analogschalter zustandsabhängig; das hilft Dir bei der Lösung Deines Problems aber auch nicht. Die beste Lösung ist, den ESD-Funken aus der Schaltung rauszuhalten. Entweder bestückt ihr in der Serie den dicken Draht oder nehmt ein Metallgehäuse oder Du baust das Layout um.

M.

Ok, wenn der wirklich viel C aushaelt dann waere dasnicht mehr so ein Problem ESD zu unterdruecken. Inzwischen gibt es ja selbst 10uF keramisch fuer wenig Geld.

Thorsten: Figure 17 beachten. Mit 0.1uF kann das Dingen in stabil werden. Mit 1000pF auch.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Am 21.07.2011 16:17, schrieb Joerg:

Ist bekannt, der hat 10µ am Ausgang. Die allerdings hauptsächlich als Tantal und nur keramische zur Unterstützung, da er mit rein 10µ keramisch und ohne Last (hat fast nur + Eingänge von OPs zu versorgen) nicht stabil war.

Mit je einem 10uF keramisch nach 0V und +6V instabil? Das duerfte laut Datenblatt nicht passieren. Tantals sind zur Pulsunterdrueckung nicht besonders geeignet.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/

Am 21.07.2011 18:01, schrieb Joerg:

Mit Last dran war er stabil, aber nur dafür Strom zu verheizen wär jetzt nicht so doll. Jetzt hat er den Tantal und keramische Cs paralle.

Kommt darauf an wieviel uF in keramisch. 0.1uF ist nicht so dolle wenn es um ESD in die Versorgungen geht, da braucht man mehr.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/