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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik CAN und Eingägne gegen Versorgungsspannung absichern


Autor: Jens (Gast)
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Hallo,

ich erkläre mal kurz, was ich hier an Schaltung habe und was ich machen 
möchte.

Also ich habe eine Schaltung mit einigen analogen Eingängen und CAN.
Vcc beträgt 30V und über die Versorgungsleitungen wird ein hoher Strom 
(30A) bereit gestellt.
Mein Ziel ist es, die Anschlussklemmen gegen Kurzschlüsse abzusichern.

Vcc wird auf dem Board mit einer doppelten Schottky-Diode (30A) gegen 
GND gegen Verpolung gesichert.

Für die analogen Eingänge habe ich jeweils drei Klemmen vorgesehen:
Vcc_a, Eingang, GND
Dabei wird ein Sensor an Vcc_a und GND angeschlossen und liefert 
normalerweise 0-10V am analogen Eingang.

1) Vcc hinter der Diode ist über eine Multifuse (0,2A) als Vcc_a auf den 
Stecker geführt und soll damit einen Kurzschluss zwischen GND und Vcc_a 
verhindern.
2) Der analoge Eingang kann laut Datenblatt wie jeder normale I/O Pin 
40mA verkraften. Hier habe ich nur den Spannungsteiler der auch den 
Strom begrenzt und 100n nah am Prozessor.

3) Solange ich nur Vcc_a auf GND oder den analogen Eingang lege, ist 
meiner Meinung nach alles ok.
Oder?


Jetzt kommt in der nähe der Versorgungsspannung Vcc auch der CAN-Bus auf 
das Board. Hier habe ich Angst, dass versehentliche Vcc auf dem Bus 
gleich mehrere Geräte zerstören könnte.

4) Aufbau des CAN-Bus:
CAN-Treiber PCA82C251, dann Optokoppler ADUM1201A, dann zum AT90CAN und 
natürlich der DC-DC Wandler für die 5V.
Anschlussklemmen: CAN_GND, CAN_H, CAN_L

5) Wie kann ich die drei Klemmen gegen versehentliches auflegen von Vcc 
schaltungstechnisch schützen?
6) Schutzbeschaltung am Bus stört doch vermutlich die Kommunikation?!
7) Soll ich CAN_GND weglassen?
8) Kann ich wenigstens irgendwie verhindern, dass mehrere Module über 
den CAN-Bus beschädigt werden?

Ich hoffe auf Anregungen!

Gruß
Jens

Autor: Christoph (Gast)
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Ruhe hast du nur, wenn der Bus die max Spannung verträgt. Nimm zB Atmels 
ATA6660 (max 40V) anstelle 82C251. Alles was du sonst so dazumachst, 
beeinflusst die max.Datenrate / max Anzahl Teilnehmer -also die 
Betriebssicherheit.

Autor: Andreas R. (rebirama)
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1) Ist ok, wenn die Sensoren keine präzise Versorgungsspannung brauchen, 
an der Fuse fällt immer etwas ab, ist ja nur ein PTC

und 2) ist denk ich ok.
3) ja
5) kein problem, der CAN-Treiber kann +- 36V ab (Laut Datenblatt).
6) kommt drauf an.
7) Dein CAN ist doch sowieso vom Rest der Schaltung getrennt (ADUM!) Wo 
soll denn der Strom dann hin, wenn du CAN-GND auf 30V legst.
8) Schwerlich, über den Bus aber unwahrscheinlich

9) ;-) Mach den Verpolschutz am Eingang nicht mit ner Diode, hat du dir 
überlegt wie du die 20W Verlustleistung aus der Diode bekommen würdest?!
Meine Empfehlung: Eine kleine Diode (ala 1n4148) um den Controller 
abzusichern. Für den großen Strompfad einen P-Kanal Mosfet, über den vom 
Controller die restliche Versorgung freigegeben wird. Damit würdest du 
mit <1W Verlustleistung wegkommen

Autor: Jens (Gast)
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Danke für die schnellen Antworten.

zu 5) kommt der Treiber denn mit dem hohen Strom klar?
die +-36V aus dem Datenblatt hatte ich gesehen...

wenn 5) geht, dann ist 8) doch kein Problem, solange keine andersartigen 
Module am Bus hängen, die das nicht verkraften

zu 9) klingt nach einer guten Idee,
es reicht doch dann den MosFET fest über die 5V des Kontrollers schalten 
zu lassen, oder? Im Verpolungsfall wären die ja nicht da.
Vermutlich wäre ein passender MosFET aber recht teuer, da high-side 
Switch.

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Wegen dem strom am CAN. Alle tranciever die ich kenne schalten bei 
Überstrom aufgrund der resultierenden Übertemperatur ab.

zu 9)
Die einfachste Verpolschutzschaltung, mit P-Kanal, die ich kenne
  VCC-+^+------Last
      |||   |
      ===   -
      |     ^  12V Z-Diode
      |     |
      |------
      |
     .-.
     | |
     | | 10k
     '-'
      |
      |
     ===
     GND

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Allerdings nicht abschaltbar, da der Strom über die Body-diode 
weiterfließen würde. Auf die Einbaurichtung achten, die ist genau 
andersherum als man es erwartet!

Autor: Jens (Gast)
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Kannst du mir die Funktionsweise kurz erläutern?

Autor: Jens (Gast)
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Sehe ich das richtig, dass Drain an VCC und Source an der Last liegt?

Kann mir jemand einen Transistor und eine Diode empfehlen?
Randbedingungen sind:
max. 30V Eingangsspannung, der Transistor sollte aber bis 40V 
Spannungsfest sein.
Imax = 25A, normalerweise aber eher kleiner (15A)

Autor: Jens (Gast)
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Ach ja SMD Ausführung wäre wünschenswert.
Danke.

Autor: Jens (Gast)
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Ich habe mir jetzt Bauteile rausgesucht und den Schaltplan gezeichnet, 
wäre nett, wenn da nochmal jemand drüber gucken könnte.

Verpolungsschutz mit Transistor und Spannungsbegrenzung mit Schottky 
Diode.

Funktioniert die doppelte Schottkydiode so als Spannungsbegrenzung?
Laut Datenblatt hat die MBRS2535:
Max recurrent peak reverse voltage: 35V
Max RMS voltage: 24V
Max DC blocking voltage: 35V

Laut Datenblatt hat die MBRS2545:
Max recurrent peak reverse voltage: 45V
Max RMS voltage: 31V
Max DC blocking voltage: 45V

Welche ist denn geeigneter die Spannung auf 30V zu begrenzen?
Auf welche Angabe aus dem Datenblatt kommt es an?

Würde mich über Hilfe freuen.

Jens

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