Störfestigkeit von Mikrocontrollern

Tja nun nimm MILSPEC µCs die sind von -50 bis +80 C lauffähig und es 
gibt noch die Varianten die im Weltraum auch bissle Strahlung abkönnen.
Wenn es 16bit sein soll such mal nach TRANSPUTER die gab's in 16 und 32 
bit und als MILSPEC und SPACE ...
Und wer einen µC sucht der bei EMV Tests 100kV abkann, tja ...
Also was willste wirklich haben ?
Wurde ja schon gefragt :-P

Josef schrieb:
> vom ATMEGA128 habe ich schon einige durch bloßes Berühren ins
> Jenseits befördert.

Normalerweise ist das rein Berühren unkritisch.

Viel schlimmer ist, wenn du elektrisch aufgeladen bist und dich über 
einen Pin des Prozessors entlädst. Lege vernünftigen Holzfussboden in 
dein Labor, hole dir eine anständige, geölte Holzarbeitsplatte und achte 
auf nicht zu hochohmiges Schuhwerk. Dann hat ESD eine gute Chance für 
dich, zu einem Fremdwort zu werden.

HI

>Normalerweise ist das rein Berühren unkritisch.

Richtig.

Die Störfestigkeit ist außerdem mehr von der Beschaltung als vom 
Controller abhängig.

MfG Spess

Also wir haben bei uns im Labor und in der Serienfertigung die besten 
Erfahrungen mit den Renesas R8C und RL78 Controllern gemacht.

Ich habe schon endlos AVR's eingebaut, in Serien Produkten, und noch nie 
einen geschrottet. Die Leiterplatten sind OEM, dh die Kunden fassen sie 
an, und bauen sie selbt ein. Noch nie eine Retoure. Allerdings ist das 
Design auch mit den EMV Konzepten im Kopf gebaut worden.

Wenn Du alles "offen" lässt, darfst Du dich nicht wundern, dass sich das 
Teil mit einem Fingerschnippen ins Nirwana schicken lässt.

Ich habe, vor allem, mit µC's, die für den Automotive-Bereich vorgesehen 
sind, gute Erfahrungen gemacht.

Also ein bisschen musst Du auch selber machen.
Was nutzt es denn, wenn der µC den Impuls überlebt, aber in eine Runde 
Reset einbiegt?

Josef schrieb:
> es geht mir um die nachhaltige Entwicklung elektronischer Geräte.

Ein vernünftig beschalteter und korrekt programmiert Mikrocontroller 
hält dir ewig.

Ich habe schon zig hunderte Mikrocontroller in der Hand gehabt und habe 
es noch nie in 25 Jahren geschafft auch nur einen einzigen durch pures 
Berühren zu töten. Das fällt mir schwer zu glauben. Die meisten Leute 
machen was anderes falsch, das fällt ihnen dann aber nicht auf und wenn 
nichts anderes mehr übrig bleibt dann war es eben ESD. Einen 
Mikrocontroller mit Alltags ESD zu töten halte ich für sehr sehr 
unwarscheinlich. Einen Pin vielleicht, auch noch einen Port aber sicher 
nicht den ganzen Controller. Meistens ist man dann doch mit dem Tastkopf 
oder der Messpitze abgerutscht, vom Reflowlöten fliegt noch irgendwo ein 
kleiner Löttropen (Satellit genannt) durch die Gegend oder ein mini 
Kupfer-Stück des kürzlich abisolierten Kabels liegt auf der Platine.

Die meisten Mikrocontroller die mir ausfallen sind, leiden an 
Gedächtnisverlust. Das kommt meist von einer schlechten 
Programmierspannung (aka. Programmierspannung aus USB Bus, schlechte 
Ladungspumpe auf Programmer-Clone aus China).

Bevor ich mir aber Gedanken über den Ausfall von Mikrocontrollern mache, 
würde ich an die noralgischen Punke denken. Als erstes fällt mir das 
Netzteil bzw. dessen Kondensatoren ein.

Auch, dass ein Mikrocontroller mit ein paar Entkopplungskondensatoren 
nicht ausreichend geschützt ist, sollte eigentlich klar sein. 
Spannungsversorgung puffern und filtern (Pi-Filter, Ferrite, ...). 
Eingangspins mit Diode(n) / Zenerdiode und einem Serienwiderstand 
schützen, Schutzdioden, Varistoren, ... es gibt tausende Möglichkeiten. 
Das kommt alles bevor man über die Unzuverlässigkeit eines 
Mikrocontrollers nachdenkt.

Außnahme mögen space certified Produkte sein, aber dann spielt man 
gleich in einer ganz anderen Liga. Dann kostet ein Controller plötzlich 
einen vierstelligen Betrag ...

123 schrieb:
> Ein vernünftig beschalteter und korrekt programmiert Mikrocontroller
> hält dir ewig.

Ack.

Es geht nicht so sehr darum, ob er Dir in der Hand stirbt sondern ob er 
in der Schaltung im Produkt stirbt. Das hängt aber in den wenigsten 
Fällen am Prozesser (ich kenn aber auch solche "Ausfälle") sondern an 
der Peripherie und deren EMV-Gegebenheiten.

123 schrieb:
> Bevor ich mir aber Gedanken über den Ausfall von Mikrocontrollern mache,
> würde ich an die noralgischen Punke denken. Als erstes fällt mir das
> Netzteil bzw. dessen Kondensatoren ein.

Und wenn wir schon dabei sind: an der SW und an der Applikation. Dann 
musst Du auch über Redundanz/Diversität und Ausfallsicherheit 
nachdenken. Auch in der anderen HW - wie schion gesagt: Stromversorgung, 
Schnittstellen. Was macht der DC/DC- Wandler der auf 24V ausgelegt ist 
wenn er z.B. einen langen 100V Impuls bekommet (Surge, Burst, ...) und 
wie reagiere ich darauf, was macht der Prozessor dann, ...

Amateur schrieb:
> Also ein bisschen musst Du auch selber machen.
> Was nutzt es denn, wenn der µC den Impuls überlebt, aber in eine Runde
> Reset einbiegt?

Yep, das war gemeint.

Nicht der Controller allein ist das Wunder, sondern die Schaltung.

rgds

>>>>Eingangspins mit Diode(n) / Zenerdiode und einem Serienwiderstand

Was macht man denn mit unbeschalteten Pins ?

- fest auf Masse legen  oder
- Aus Ausgang per Soft parametrieren und auf low schalten oder
- Über einen Widerstand fest auf Masse

????

DirkF schrieb:
> Was macht man denn mit unbeschalteten Pins ?

Extern nicht beschalten und als Ausgang in Tristate - ggf noch Pulldown.

Wenn Du Dir Gedanken darüber machen musst, wie ein unbeschalteter Pin 
eines Prozessors auf einer Leiterplatte in einem Gerät EMV (ESD, HF) 
auffangen kann dann hast Du ganz andere Probleme. Dann hast Du solche 
Störfestigkeitsanforderungen die mit den anderen Prüfungen (Burst, 
Surge, HF eingestrahlt, ...) sicherlich auch die gesamte IO und die 
Stromversorgung stressen werden dass das Prozessorproblem des nicht 
beschalteten Ports das geringste sein wird.

Ausgenommen sind: Prozessorboards nackt am Tisch liegend - die sind im 
Labor. Da hat man (per se) ESD-Matten und bei Versuchen notfalls auch 
das Armband an. Wenn Du da den Prozessor mit einem offnen Portpin zum 
Absturz bringst hast Du was in der Verwendung Deiner Ports (SW) was 
falsch gemacht.

rgds

Josef schrieb:
> störsichere und nachhaltige

Auch wenn die genaue Definition bis heute ausbleibt und tatsächlich die 
Beschaltung 95% der Störsicherheit ausmacht:

8051, so hart das klingt.
Von gigantischer Strukturbreite mit Eprom und arschlahm bis zu 
moderneren Ausführungen mit zeitgemässer Taktrate und Flash Speicher ist 
alles dabei von x Herstellern.
Zur Not als IP-Core ins FPGA wenn auch der letzte Hersteller aufgehört 
hat 8051 kompatible Derivate zu produzieren.
Bei allen anderen kann kann der jeweilige Hersteller jederzeit den 
Stecker ziehen und das wars dann.

Je schneller und moderner die MCU um so geringer die Strukturbreite und 
Versorgungsspannung und umso höher die Empfindlichkeit.

Was allerdings das Problem ist alle paar Jahre auf eine andere MCU zu 
wechseln entzieht sich mir. Das muss der TE mit sich selbst ausmachen.

Lothar Miller schrieb:
> Definiere "nachhaltig". Geht es dir um längstmögliche Laufzeit oder um
> lange Verfügbarkeit?

Sowohl als auch. Es ergibt für mich keinen Sinn, eine Schaltung und die 
Software (zumindest teilweise) neu zu entwickeln und somit unnötig Geld 
und Zeit zu verschwenden, weil in zwei oder drei Jahren keine 
gleichartigen Bauteile mehr verfügbar sind, und das bei gleichbleibenden 
Produkteigenschaften. Die Langlebigkeit spielt selbstverständlich 
ebenfalls eine Rolle. Damit ist gemeint, dass nicht sofort mit Ausfällen 
zu rechnen ist, wenn die Umgebungsbedingungen nicht exakt der 
Spezifikation entsprechen. Derartige Fälle sind zwar selten, aber nicht 
immer ganz vermeidbar.

Peter Dannegger schrieb:
> Josef schrieb:
>> vom ATMEGA128 habe ich schon einige durch bloßes Berühren ins
>> Jenseits befördert.
>
> Kannst Du das mal näher beschreiben.

Wie beschrieben. Controller (ATMEGA128RF für 802.15.4) auf Testplatine, 
aus der Schachtel genommen, programmiert, experimentiert, zurück in die 
Schachtel, beim nächsten Versuch tot. Und das bei drei Exemplaren. Ist 
mir bei Motorola bzw. Freescale bisher nie passiert, auch dann nicht, 
wenn wirklich mal ein sichtbarer Funken in der Schaltung einschlug.

Wie sind die Erfahrungen mit PIC-Controllern?

Josef schrieb:
> Sowohl als auch. Es ergibt für mich keinen Sinn, eine Schaltung und die
> Software (zumindest teilweise) neu zu entwickeln und somit unnötig Geld
> und Zeit zu verschwenden, weil in zwei oder drei Jahren keine
> gleichartigen Bauteile mehr verfügbar sind, und das bei gleichbleibenden
> Produkteigenschaften.

Hallo Josef,

Was Du hier anscheinend meinst ist das Thema Verfügbarkeit von 
Bauteilen. Da musst Du dann Hersteller aussuchen die solche Themen 
gezielt adressieren. Suche Dir da einen raus, der ein breites Portfolio 
an Produkten hast mit denen Du dasselbe oder ein nur leicht 
abgewandeltes Produkt (Drop in Kompatibilität) realisieren kannst. Ganz 
wirst Du das Thema aber nie umgehen können da die Hersteller wie auch Du 
Dich an Marktgegebenheiten optimieren müssen.

Josef schrieb:
> Damit ist gemeint, dass nicht sofort mit Ausfällen
> zu rechnen ist, wenn die Umgebungsbedingungen nicht exakt der
> Spezifikation entsprechen.

Das wird Dir kein Hersteller garantieren. Das ist die Aufgabe des 
Entwicklers das sicherzustellen. Ich weiß aber was Du meinst. Hatte mal 
ein Design mit einem Prozessor mit interner Resetschaltung. Die hat dann 
- obwohl die VCC-Leitung "stabil" war - bei bestimmten EMV-Störungen 
(industrielles Umfeld, im Metallgehäuse) "in eine Runde Reset" 
eingebogen. Die Störungen waren nur minimal auf Vcc. War auch 
anscheinend von Charge zu Charge unterscheidlich. Konnten wir nur per 
Indizien festnageln da wir die Resetschaltung im Prozessor nicht 
debuggen konnten da diese nicht zugäglich war.

Bottom Line:
Wenn Du gegen die meisten Probleme gefeit sein willst nimm einen großen 
Hersteller der die Controller in dauerhaft den Bereich Industrie und 
Automotive liefert, mach Dein Design EMV-fest und such Dir eine 
möglichst große Platform aus. Bleiben maximal eine Hand voll Hersteller 
über.

rgds

Peter Dannegger schrieb:
> Und wie hast Du erkannt, daß er defekt war?
> War der MC defekt oder der HF-Teil?
> Konnte man ihn nicht mehr flashen oder nichtmal die Signatur lesen?
> Mit welchem Programmer/Debugger hast Du ihn überhaupt angesprochen?

Zwei wurden dirkt nach dem Einschalten heiß und zeigten nur noch 
undefinierbares Verhalten, einer konnte nichtmal mehr mit dem Programmer 
angesprochen werden. AVRDRAGON heißt der Programmer. An dem soll es wohl 
nicht liegen. Wurde uber JTAG programmiert.

Peter Dannegger schrieb:
> Hast Du vielleicht einen Pin mit 5V verbunden?
> Z.B. über den Programmer.

Ausgeschlossen.

6A66 schrieb:
> Josef schrieb:
>> Damit ist gemeint, dass nicht sofort mit Ausfällen
>> zu rechnen ist, wenn die Umgebungsbedingungen nicht exakt der
>> Spezifikation entsprechen.
>
> Das wird Dir kein Hersteller garantieren. Das ist die Aufgabe des
> Entwicklers das sicherzustellen. Ich weiß aber was Du meinst. Hatte mal
> ein Design mit einem Prozessor mit interner Resetschaltung. Die hat dann
> - obwohl die VCC-Leitung "stabil" war - bei bestimmten EMV-Störungen
> (industrielles Umfeld, im Metallgehäuse) "in eine Runde Reset"
> eingebogen. Die Störungen waren nur minimal auf Vcc.

Darauf wollte ich hinaus.

6A66 schrieb:
> Wenn Du gegen die meisten Probleme gefeit sein willst nimm einen großen
> Hersteller der die Controller in dauerhaft den Bereich Industrie und
> Automotive liefert,

Ich werde wahrscheinlich Deinen Rat beherzigen. Was dort eingesetzt 
wird, ist i.d.R wirklich nicht schlecht. Auch wenn es billigere gibt. 
Wird dann wahrscheinlich auf Freescale hinauslaufen.

Danke für die Antworten!