Hallo Leute, ich habe mir einen Eingangsschutz für einen Mikrocontroller überlegt. Es soll der Eingang (PC11) mit einem Taster gegen Masse geschaltet werden. Ansonsten ist er auf 3,3V. Wenn nun aus Versehen hier die Versorgungspannung z.B. 12 V angelegt wird, soll er geschützt sein. Wie sieht das mit ESD Schutz aus? Kann meine Schaltung im Anhang dies erreichen oder denke ich falsch? Danke für eine Rückmeldung! Gruß JOJO
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Wenn der µC CMOS ist, dann reicht es wenn man einen Widerstand in Serie zum Eingang schaltet um dem Strom durch die Schutzdioden zu begrenzen. Die Überspannung wird dann von den Schutzdioden nach Vdd/Vss abgeleitet
Hallo, wo kann ich im Datenblatt zum stm32f051 den Hinweis finden das es CMOS oder etwas anderes ist? Kann mir jemand sagen ob es mit der Diode 1N4148 funktioniert? Danke JOJO
Wie können da versehentlich 12V anliegen ? Wenn dein Controller 0.7V als Low akzeptiert, wird es funktionieren.
Crazy H. schrieb: > Wie können da versehentlich 12V anliegen ? Wenn jemand z.B. bei der Montage die Kabel vertauscht. Gängiger Fehler. Im Industriebereich hast Du daher oft sogar die Anforderung daß das Gerät an den I/O-Pins 230V ohne Schäden verkraften können muss. > Wenn dein Controller 0.7V als Low akzeptiert, wird es funktionieren. Der hat normale CMOS-Pins mit max. 0,3*Vcc für low. Wenn Du den also mit 3,3V betreibst sind mit der Diode keine Probleme zu erwarten.
JOJO schrieb: > Hallo, > > wo kann ich im Datenblatt zum stm32f051 den Hinweis finden das es CMOS > oder etwas anderes ist? > > Kann mir jemand sagen ob es mit der Diode 1N4148 funktioniert? > > Danke > JOJO Das ist zwar etwas unkonventionell, sollte aber in Ordnung sein: Wenn da 12V anliegen, dann kann nur der kleine Leckstrom der 1N4148 von <3µA (bis 100°C) fließen, den drückt der 10k mit 30mV Spannungserhöhung locker weg. Das macht dem Port nichts. Wenn der Taster gedrück ist, ist man immer unter der Schaltschwelle des Eingangns für LOW (<0,8V,Es wäre noch zu verifizieren ob das wirklich 0,8V ist). Wie andere schon erwähnt haben, täte es ein einfacher Serienwiderstand eventuell auch. Ob das "erlaubt" ist, steht im Datenblatt des STM32. Irgendwo bei electrical Characteristics bei "injected Current" oder einem ähnlichen Stichwort. Dabei auf die IO-Struktor des Port achten - nicht bei jedem Port ist das gleich. Bei den 5V-Toleranten IOs bin ich mich nämlich nicht sicher, ob man da Strom reinzwingen darf. Kann aber leicht sein. Den Widerstand so auslegen, dass bei 12V der max. erlaubte Strom nicht überschritten wird (und der Widerstand nicht abbrennt). In dem Fall kann man sich ausnahmsweise an die "Absolute Maximum Ratings" Values halten, weil 12V anklemmen ein Fehler ist und das dann nicht laufen muss, nur überleben.
Wenn der taster geschlossen wird, fließt ein unbegrenzt hoher Strom aus dem Kondensator durch die Diode und den Taster. Das ist für Lebendauer der bauteile nicht gerade förderlich. Daher solltest du noch einen Widerstand (z.B. 33 Ohm) in Reihe zum Kondensator schalten. Weiterhin würde ich den Pull-Up auf 1k Ohm oder 4,7k Ohm reduzieren, damit die Schaltung weniger Störanfällig (EMV) wird. Bei mir hat sich diese etwas andere Schaltung bewährt: http://stefanfrings.de/bfAlarm/splan_eingaenge_und_ausgaenge.png In diesem Fall ist der hochohmige Pull-Up Widerstand Ok, weil hohe Frequenzen und Peaks durch den Tiefpass (22k und 0,1µF) gefiltert werden. Bei meiner Schaltung kannst du Taster und Fremdspannungen bis +/- 24V anlegen, sowie erheblich höhere kurze Peaks.
Stefan us schrieb: > fließt ein unbegrenzt hoher Strom Fließt der dann für 0 Zeit oder werden viele Ladungsträger transportiert?
also wegen 10nF würde ich mir keine Sorgen machen. Der Strom fließt nur sehr kurz (irgendwas mit ns). Warum ich glaube das macht nix: Energieinhalt des Kondensators : 55nJ (quasi nix) bei 3.3V Die Diode begrenzt den Strom auch noch. Mir ist eine Diodenstrecke schon klar, aber eine 1N4148 hat noch oben drauf einen nicht vernachlässigbaren Innenwiderstand von ca. 0,5E (Schätzung aus denm Datenblatt), was den Strom schon begrenzt. Wenn hier jemand Details weiß, ab wann ein Kontakt sich abnutzt, das wäre interessant. Ab 10nJ 10µJ? 1mJ? Ich kann mir nicht so recht vorstellen, wie die mieseslsüchtigen 3.3V und 55nJ was "wegbrennen" sollen...
Bei negative Surge (ESD) schützt die Schaltung nicht. Bei positive Surge stirbt die 100V 1n4148 und schütz auch nicht mehr. Entweder ein einfacher Serienwiderstand oder wahlweise noch 2 Dioden Richtung VCC + GND um die Schutzdioden (parasitäre MosFet Dioden) in der MCU zu unterstützen. Die 0.7V sind durchaus kritisch für die Low Erkennung. Das externe Signal hat ja nicht zwangläufig 0.0000V bei Low, sondern vieleicht 0,4V + ripple. Die GNDs der Schaltungen sind auch nicht zwangläufig gleich, sondern schwangen mit der Stromaufnahme je nach Auslegung relativ stark. Da sind die 0,99V für sichere Low Erkennung aber fix erreicht. So baut man sich ein ewige Störquelle die man nicht finden kann weil es immer nur unter Sonderbedingungen auftritt. Fehlauslösungen, Latchup, all sowas.
>>Crazy H. schrieb: >> Wie können da versehentlich 12V anliegen ? >Wenn jemand z.B. bei der Montage die Kabel vertauscht. Gängiger Fehler. Die gaengige Massnahme ist nicht Kabel per Pin anschliessen, sondern per Stecker. Einen Stecker muss man einmal verdrahten, dann stimmt er. Wenn ein Kunde falsch einsteckt - upps sorry neu kaufen. Wenn's ein Mitarbeiter ist, wartet er drei Wochen auf die Reparatur. Einmal einen Stecker richtig zu verdrahten ist erwartbar, sonst sollen sie Zuhause bleiben, und vielleicht backen, saugen, buegeln, oder so. Das ist fehlertoleranter.
Siebzehn Für Fuenfzehn schrieb: > Wenn ein Kunde falsch einsteckt - upps sorry neu kaufen. Und auch das lässt sich mechanisch verriegeln.
100nF Kondensatoren können kleine taster beschädigen. Mit 10nF habe ich es noch nicht versuch. Reichen 10nF zum Entprellen überhaupt aus?
>Reichen 10nF zum Entprellen überhaupt aus?
Natuerlich nicht. Entprellen macht man in Software. zB alle 10ms
sampeln, und auf 2 gleiche sukzessive Zustaende warten.
Stefan us schrieb: > 100nF Kondensatoren können kleine taster beschädigen. Wie soll der Taster mit 100n über 4k7 geschädigt werden?
> 100nF Kondensatoren können kleine taster beschädigen. > Wie soll der Taster mit 100n über 4k7 geschädigt werden? Das bezog sich auf den ersten Schaltungsentwurf, wo kein Widerstand im ist.
io schrieb: > Wie soll der Taster mit 100n über 4k7 geschädigt werden? Schaltplan lesen: der Taster hängt an der Diode und muss den Kondensator schlagartig entladen...
Stefan us schrieb: > Das bezog sich auf den ersten Schaltungsentwurf, wo kein Widerstand im > ist. OK Lothar Miller schrieb: > Schaltplan lesen Freundlich sein. Hätte auch mein Schaltplan gemeint sein können. Aber da diskutieren wir dann über 1n... Oder über den Kontaktreinigungsstrom.
Hallo, danke für die vielen Antworten. Mir sind die Schaltungen mit den zwei Dioden gegen Vcc und GND bekannt. Nur stellt sich dann die Frage wie der Schaltregler (3,3 V) reagiert wenn er 12 V Geräteversorgung im Verpolungsfall an seinem Ausgang verkraftet..? Ihr habt es richtig erkannt.. Der Nutzer kann im Zweifelsfall aus versehen an diesem Eingangspin die vorgesehene Geräteversorgung von 12 V (Bordnetz) dranhängen.. Seite70 vom Datenblatt: All I/Os are CMOS and TTL compliant (no software configuration required). Their characteristics cover more than the strict CMOS-technology or TTL parameters. Der Pin PC11 ist als ein 5 V tolerant I/O structure ausgeführt. Datenblatt: Low level voltage für 5 V tolerant: (0,475*Vcc) - 0,3 = 1,2675 V sollte doch passen mit den ca. 0,7 V Diodenflussspannung?! Viele Grüße JOJO
JOJO schrieb: > stellt sich dann die Frage wie der Schaltregler (3,3 V) reagiert wenn er > 12 V Geräteversorgung im Verpolungsfall an seinem Ausgang verkraftet..? Welcher Verpolfall? Sie meinen eher im Kurzschlussfall gegen VBAT? Dann regelt der Regler runter, weil er den zugeführten Strom nicht selber bringen muss. Solange es mehr Verbrauch in Summe gibt, als "zuleitbarer Fremdstrom" und der Regler in diesem Betriebsfall dann auch noch (also unter Teil-/Minderlast) sauber regelt, ist das kein Problem. Also normalerweise kein Thema. > Ihr habt es richtig erkannt.. Der Nutzer kann im Zweifelsfall aus > versehen an diesem Eingangspin die vorgesehene Geräteversorgung von 12 V > (Bordnetz) dranhängen.. Was meinen Sie mit "Bordnetz"? Reden wir hier über eine KFZ-Anwendung?
> Also normalerweise kein Thema.
Hmmm.... die Controller brauchen im Sleep-Mode nur mehr Microampere.
Das soll sich der TO selber ausrechnen, wie viel "Fremdstrom" er in seine 3V3-Rail eingespeist bekommt und ob es ihn stört. So schwer ist das ja nicht.
Im Zweifelsfall kann man überschüssigen Strom durch eine Zenerdiode verheizen.
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