Hallo zusammen!
Habe schon ziemlich lange hier im Forum gesucht aber leider nichts
passendes gefunden.
Ich möchte gerne die Eingäge eines ATmega8 gegen Überspannung usw.
schützen. Der AVR sitzt in einem Gehäuse mit einem Stecker, an dem ein
Kabel angeschlossen wird mit einem Taster.
An einem PIN des Steckers liegen die 5V über den internen Pull-Up vom
AVR an, der andere PIN ist GND.
Wie schütze ich am besten den Eingang des Mikrocontroller gegen
Überspannung, ESD und andere äussere Einwirkungen?
Reichen zwei Dioden, wie in der DSE FAQ beschrieben? Wenn ja, welche
Dioden sollte man optimalerweise verwenden?
VCC
o
|
-
^ Diode
|
Taster o-------o------o AVR
|
-
^ Diode
|
_
GND
Taster o--------------o GND
Danke schonmal.
Grüsse,
Mike
Ich würde da noch wiederstände in beide Leitungen bringen... so 1k bis
4k7 um den Strom zu begrenzen. Auch ein Kondensator als RC Filter dazu
wäre nicht schlecht...
Ich würde einen externen Pull-Up verwenden (parallel zur VCC-Diode) und
zwischen Dioden und AVR einen (Strombegrenzungs-) Widerstand.
Für heiße Fälle ist eine Zenerdiode parallel zu VCC auch noch sinnvoll,
falls der Eingang zu viel Strom in die VCC hinein pumpt und die dann
ansteigt.
Gruß Dietrich
Hi
>Wie schütze ich am besten den Eingang des Mikrocontroller gegen>Überspannung, ESD und andere äussere Einwirkungen?
Mit welchen Einwirkungen rechnest du wirklich? Oder ist das nur die
übliche Anfänger-Paraneua.
MfG Spess
Ich mache es immer so (z.B. in Alarmanlagen):
10k
+--[===]--O VCC
|
100r | 47k
Gnd |--- switch ---[===]---+--[===]------------o AVR Input
n.c. |
+---||----| GND
100nF-10yF
10yF für Alarmanlagen-Kontakte
1yF für Taster, die man schneller bedienen will
Weniger als 100nF würde ich nicht machen, dann prellt der Taster sicher.
Der Eingang ist für Taster, Open-Collektor/Open-Drain Schaltungen,
Widerstände (analoge Messung) und Spannungsquellen bis etwa 24V
geeignet.
kleiner schrieb:> wiederstände
Das Wort "Widerstand" ist und bleibt ein Ding-Wort und auch wenn man die
Teile wieder und wieder verwenden kann, leitet sich die Bezeichnung von
"wider" (=gegen) ab.
Dioden gegen VCC,GND sind schon im AVR drin, bringen also nichts.
Schalte einfach einen 100k in Reihe zum AVR, die internen Dioden können
20mA, d.h. der Eingang ist damit bis 2000V geschützt (normale
Widerstände halten aber nur 200..500V aus).
Der interne Pullup kann dann aber nicht mehr runter gezogen werden,
daher vor den 100k Schutzwiderstand noch ein 10k Pullup.
Peter
Danke für die hilfreichen Antworten!
In Hinsicht auf eine spätere EMV Prüfung sollte die Schaltung so
ausgelegt werden, das sie diese auch besteht. Wie stehen die Chancen
wenn ich es wie folgt löse:
VCC
|
|
.-.
| |10K
| |
'-'
T |
--- _ |
+---o o-----o-----|___|---o-------AVR
| 100K
| n.o.
|
|
+-----------o-------------+
|
===
GND
Mike
Peter Dannegger schrieb:> die internen Dioden können 20mA
Wo hast Du die Spezifikation her?
In den Datenblättern habe ich dazu nichts gefunden. In AVR182: Zero
Cross Detector (http://www.atmel.com/Images/doc2508.pdf) steht auf Seite
4 lediglich:
"It is not recommended that the clamping diodes are conducting more than
maximum 1 mA".
Ich würde daher nicht über 1mA gehen.
Mike L. schrieb:> Wie stehen die Chancen wenn ich es wie folgt löse:>>> VCC> |> |> .-.> | |10K> | |> '-'> T |> --- _ |> +---o o-----o-----|___|---o-------AVR> | 100K> | n.o.> |> |> +-----------o-------------+> |> ===> GND
Schlecht, denn bei geschlossenem Taster hast Du "nur" ca. 0,9*Vcc am
AVR-Eingang.
=> der 10k muss vor die 100k (direkt am Taster).
Gruß Dietrich
Dietrich L. schrieb:> Wo hast Du die Spezifikation her?
Sorry, 40mA.
Die dürfen natürlich nicht dauernd fließen, sonst hebt man ja damit die
VCC an.
Peter
Peter Dannegger schrieb:> Sorry, 40mA.> Die dürfen natürlich nicht dauernd fließen, sonst hebt man ja damit die> VCC an.
Die "DC Current per I/O Pin: 40.0 mA" in "Absolute Maximum Ratings"
beziehen sich meiner Meinung nach auf den Strom, den ein Ausgang von Vcc
abgeben oder nach GND aufnehmen kann, und nicht auf den max. Strom der
Dioden!
Denn: Bei der Angabe "Voltage on any Pin except RESET with respect to
Ground: -0.5V to VCC+0.5V" fließt ja noch kein Strom über die Dioden.
Und diese Angabe gehört auch zu "Absolute Maximum Ratings", darf also
nie überschritten werden.
Insofern würde ich der Empfehlung aus AVR182: Zero Cross Detector eher
vertrauen und behaupten: 40mA oder auch 20mA sind definitiv zu viel!
Gruß Dietrich
Dietrich L. schrieb:> Insofern würde ich der Empfehlung aus AVR182: Zero Cross Detector eher> vertrauen und behaupten: 40mA oder auch 20mA sind definitiv zu viel!
Dort geht es aber um Dauerbelastung und nicht um ESD-Schutz.
Das ist schon ein großer Unterschied.
"All I/O pins have protection diodes to both VCC and Ground as indicated
in Figure 21. Refer to “Electrical Characteristics” on page 242 for a
complete list of parameters."
Peter
Peter Dannegger schrieb:> Dort geht es aber um Dauerbelastung und nicht um ESD-Schutz.> Das ist schon ein großer Unterschied.
OK.
> "All I/O pins have protection diodes to both VCC and Ground as indicated> in Figure 21. Refer to “Electrical Characteristics” on page 242 for a> complete list of parameters."
Das hatte ich noch nicht gefunden und macht Deine Aussage doch erheblich
glaubhafter :-))
Danke + Gruß Dietrich
Danke, der CT3-4BT6 sieht interessant aus und würde sich hervorragend
für meine Bedürfnisse eignen.
Allerdings ist der Preis (4,44 EUR bei Farnell) ziemlich hoch.
Gibt es Alternative ICs, die einen entsprechenden Schutz für meine
Schaltung bieten? Oder sollte ich doch bei Dioden+Widerständen bleiden?
Mike
Mike L. schrieb:> die einen entsprechenden Schutz für meine> Schaltung bieten?
Dazu müßte man erstmal wissen, was "entsprechend" bedeutet.
Welchem Hochsicherheitslevel ist denn Dein Produkt zuzuordnen?
Wenn Du für die NASA entwickeln mußt, solltest Du schon das teuerste vom
teuersten nehmen.
Oder für Medizintechnik, AKWs usw.
Peter
Industrietauglich. Sprich es kann auch mal passieren, das statische
Aufladung am Stecker für den Taster auftritt, das Spannung anliegt (im
Bereich bis 40V), das verpolt Spannung anliegt.
Einfach gesagt, das Gerät sollte den CE bzw. EMV Test bestehten (nur in
Bezug auf den Anschluss für den Taster, der Rest der Schaltung
funktioniert und ist getestet)
Mike
Die internen Schutzdioden des AVR sollen nicht über 1mA belastet werden,
weil sonst die Spannung in unerlaubte Bereiche kommen kann (z.B. 5,8
Volt bei 5V Spannungsversorgung), was wiederum zu einem Latch-Up Effekt
führen kann. Der Latch-Up bewirkt, dass zwei komplementäre Transitoren
im Eingang beide leitend werden und so ein Kurzschluss entsteht. Der
Chip wird dann in der Regel heiss und das Problem verschwindet in der
Regel, sobald man die Stromversorgung kurz aus schaltet.
Die intern en Schutzdiode verhindern den Latch-Up Effekt nur, wenn der
Stromfluss gering ist. Sie halten auch viel höhere Ströme aus, schützen
dann aber nicht mehr. Deswegen empfiehlt sich ein Vorwiederstand vor dem
Eingang, der den Strom auf maximal 1mA begrenzt.
Mike L. schrieb:> Wie schütze ich am besten den Eingang des Mikrocontroller gegen> Überspannung, ESD und andere äussere Einwirkungen?
Da gibt es was fertiges von TI.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpd2e001.pdf
Davor noch einen Strombegrenzungswiderstand und fertig.
Den Pullup wuerde ich auch niederohmiger waehlen und nicht die internen
nehmen.
