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XXXII Power POWER 24 - GENNAIO/FEBBRAIO 2021 Una persona può caricarsi fino a 10.000 V compiendo mo- vimenti normali, ma avverte scariche a partire da 3.500 V. Tuttavia, 100 V sono gi à sufficienti per danneggiare i circu- iti integrati altamente sensibili. Ciò rende essenziale predi- sporre un’opportuna protezione dalle scariche elettrostati- che (ESD) e una appropriata riduzione delle interferenze elettromagnetiche (EMI) nelle interfacce utente. In questo articolo vengono delineati gli aspetti da prendere in con- siderazione per evitare i danni provocati dalla tensione, i malfunzionamenti e i conseguenti guasti nelle applicazioni HMI (interfacce uomo-macchina) e come la corretta sele- zione dei componenti possa evitare costi di assistenza post- vendita indesiderati. Una vulnerabilit à molto comune che consente l’ingresso delle sovratensioni è costituita dalle interfacce dove, ad esempio, sono collegati i cavi, viene azionato un display o premuti dei pulsanti. Esse devono essere ridotte al minimo prima che eventuali picchi di tensione raggiungano i com- ponenti sensibili e provochino danni o malfunzionamenti. Molto spesso, un layout non ottimale dei componenti, in cui il percorso di scarica dell’impulso ESD passa attraverso la scheda e consente l’accoppiamento con altri componen- ti, è la causa dei guasti indotti da ESD. In prossimit à del percorso di scarica delle ESD, gli accoppiamenti di cam- po sui conduttori adiacenti generano da soli abbastanza sollecitazioni da provocare malfunzionamenti. Pertanto, i percorsi di scarica non dovrebbero essere posizionati nel- le vicinanze di circuiti sensibili all’accoppiamento, come le linee/piste dati, i microcontrollori, i convertitori analogi- co-digitali o gli am- plificatori operazio- nali. Ciò distorcer à il percorso di segnale dal sensore al mi- crocontrollore. La conseguenza delle tensioni incontrolla- te sono i guasti severi o lievi. I primi sono la conseguenza dell’accoppiamento diretto dell’impulso ESD e possono essere individuati direttamente sotto forma di componenti distrutti (perforazione termica o dielettrica di una giunzio- ne P/N, fusione delle metallizzazioni). I guasti lievi sono malfunzionamenti causati da accoppiamenti parassiti for- mati durante un evento ESD. Una soluzione universale: un approccio sbagliato per la pro- tezione ESD I diodi di protezione dalle sovratensioni (diodi TVS) sono utilizzati principalmente in aree sensibili come gli alimen- tatori DC, i sistemi di sicurezza e monitoraggio, oltre che nelle applicazioni telecom e automotive, per proteggere la scheda a circuito stampato (PCB) soggetta alle interfe- renze. Tali componenti, fra cui i diodi di protezione, sono caratterizzati dal miglior comportamento in fase di aggan- cio (clamping), e sono collegati in parallelo al carico che deve essere protetto. I vantaggi dei diodi TVS sono prin- cipalmente il ridotto tempo di risposta e la bassa capacit à . Essi sono componenti a valanga, in versione unidirezio- nale e bidirezionale, caratterizzati da un’elevata tensione inversa e dall’utilizzo dell’effetto valanga (che prevede l’aumento improvviso della corrente a partire da una de- terminata tensione inversa) principalmente per la stabi- lizzazione della tensione. Ad esempio, i diodi TransZorb e PAR TVS di Vishay Semiconductors offrono una vasta gamma di soluzioni con polarit à uni- e bidirezionale. Quando si utilizzano i diodi di protezione è necessario ac- certarsi che risultino adatti per la particolare applicazio- ne considerata: ad esempio, i diodi SMF (Surface Mount Flat) di Vishay presentano tempi di risposta rapidi, che li rendono ideali per la protezione dai transitori della ten- sione di alimentazione nei dispositivi elettronici portatili quali notebook, tablet e dischi rigidi esterni. Inoltre, la serie SMF supporta le saldature ad alta temperatura fino a 260 °C/10 s alle proprie connessioni. Quest’ultima speci- fica è importante, perché i possibili portatori di carica in- cludono non solo gli esseri umani, ma anche gli apparec- Protezione contro i danni provocati dalla tensione: alcuni consigli utili Un’analisi degli aspetti da prendere in considerazione per evitare i danni provocati dalla tensione e una guida alla corretta scelta dei componenti da utilizzare Thomas Bolz Product manager - Standard Products Rutronik Compiendo movimenti normali, una persona può caricarsi fino a 10.000 V