Filtro y protección contra sobretensiones para el bus I2C

Würth Elektronik ha publicado una nueva Nota de Aplicación: «ANP121 – Filter and surge protection for I²C-Bus». En dicha Nota de Aplicación, el fabricante de componentes electrónicos y electromecánicos ofrece una valiosa ayuda a los diseñadores que utilizan el bus I²C (Inter-Integrated Circuit Bus) en placas de circuito impreso. La ampliación de la interfaz con conectores o cables puede hacer que el bus I²C sea potencialmente susceptible a interferencias externas como ESD, Burst y emisiones radiadas. El objetivo de la Nota de Aplicación es mostrar un filtro y un circuito de protección adecuados que permitan aumentar la inmunidad a las interferencias del bus I²C sin comprometer la calidad de la señal de los datos y de reloj.

La última incorporación en la recopilación de consejos prácticos para aplicaciones en la página web de soporte técnico de Würth Elektronik consta de los capítulos «Conceptos básicos y especificaciones del bus I²C», «Selección de los componentes de protección contra sobretensión y de filtro», «Simulación con LTspice para una frecuencia de reloj de 400 kHz» y «Medición de una aplicación real con una frecuencia de reloj de 400 kHz». Para elaborar la Nota de Aplicación, se crearon modelos de simulación en LTspice y se midió una aplicación real a fin de comparar y verificar los resultados de la simulación.

Configuración de la prueba con Featherwings

Se utilizó una configuración con el kit SensorBLE FeatherWing para verificar la simulación. Este kit consta de una placa master con microcontrolador, un módulo Bluetooth y un FeatherWing con sensores de Würth Elektronik (aceleración de 3 ejes, temperatura, humedad, presión). La placa master se comunica con las otras dos mediante el bus I²C a una tasa máxima de datos de 400 kbps. Se utilizaron hilos de cable de 20 cm para conectar la placa del sensor al I²C restante. Por medio de un condensador cerámico se implementó una capacitancia parásita de 400 pF con respecto a GND. Con ayuda de la simulación y la medición se ha podido demostrar que las ferritas de banda ancha en montaje SMD en combinación con diodos de protección ESD prácticamente no influyen en la señal de datos (SDA) y la señal de reloj (SCL) del bus I²C, pero sí aumentan la inmunidad a las interferencias del bus I²C.