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
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
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.
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.
>Reichen 10nF zum Entprellen überhaupt aus?
Natuerlich nicht. Entprellen macht man in Software. zB alle 10ms
sampeln, und auf 2 gleiche sukzessive Zustaende warten.
> 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?
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.
Schutzschaltung.PNG
(4,1 KB)
