Hallo,
Der Microcontroller wird von extern mit 5V versorgt. Die reversible PTC
Sicherung F1 soll vor Kurzschlüssen schützen. Die Zenerdiode D1 soll vor
Überspannung schützen. Das funktioniert ja nur mit Vorwiderstand, den
selben Effekt sollte ja auch die PTC Sicherung haben, oder? Also meine
Frage ist, ob das so funktioniert?
Vielen Dank,
Lukas
Bedenke: Die Streuung der Bauteile kann bis 4.85V (willkürlich nach
einer 5.1V Zenerdiode gesucht) runtergehen, ausserdem bei 500mA bis auf
5.5V ansteigen!
Sollte sonst so funktionieren. Ueberlege Dir sonst noch eine richtige
Crowbar...
Gruss Chregu
> Die reversible PTC Sicherung F1 soll vor Kurzschlüssen schützen.
Vergiss es. Eine Sicherung soll deine Bude vor Feuer schuetzen. Bis sie
aber ausloest ist dein Microcontroller auf jedenfall Geschichte.
> Die Zenerdiode D1 soll vor Überspannung schützen.
Zu langsam und zu ungenau.
Wenn du glaubst sowas noetig zu haben dann mach da was
Induktiv/Kapazitives gegen kurze Impulse und eine Sicherung plus Crowbar
hin. Achte ausserdem darauf das dein Stecker Versorgungsspannungen vor
Datenleitungen verbindet damit du kein LAtchup bekommst.
Die Z-Dioden-Schaltung Crowbar gehört zu dem technisch schwachsinnigem
Mist, den man Anfängern nicht aus dem Kopf bekommt. Warum? Weil es
theoretisch ein schönes, einfaches Konzept ist, das leicht verständlich
ist, aber mit realen Bauteilen schwirig bis gar nich umzusetzen ist.
Nehmen wir mal Z-Dioden:
Eine BZD27 hat 4-6 Ohm für den 5V1 Typen. Will man damit eine Polyfuse
zeitnahe auslösen, müsste die Versorgung schon auf fast 12V ansteigen,
damit man da sicher 1A durchbekommt. Bei 1A ist eine Polyfuse aber eine
Zeit mit Heizen beschäftigt, und die Z-Diode glüht dabei bereits in
schönem gelb. Oder so.
Gleiches gilt für eine Schmelzsicherung.
Nehmen wir mal Transzorbdioden:
Eine SMAJ5.0A hat eine Durchbruchspannung von 6,4 - 7V. Das ist der
5V-Typ.
Das KANN eine µC-Schaltung nicht schützen.
Dazu kommt: Während die Polyfuse gerade mal 50°C erreicht hat, hat sich
das Plastikgehäuse der Transzorbdiode berets in einen glühenden Klumpen
Kohle verwandelt.
So, will man das mit Z-Dioden lösen heißt das:
Man braucht eine, die einen Innenwiderstand von <100mOhm hat und über
mehrere Sekunden >10W verheizen kann. Dazu sollte die Spannung besser 2%
sein. Viel Spass beim Suchen.
Mein Vorschlag wäre:
Eine Schaltung schaltet deinen µC nur zu, wenn die Versorgung passt. Ist
diese falsch, schaltet er ab.
Ein Komparator mit interner Referenz oder Komparator + TL431 und ein
PMOS kann das erledigen. Den Komparator kann man als Fensterkomparator
schalten, so bekommt man eine Unterspannungsabschaltung gratis dazu.
Natürlich braucht man eine sinnvolle Hysterese, aber auch das kann der
Komparator problemlos. Komparatoren gitbs auch für 24V, wenn es sein
muss.
Vielen Dank für die Antworten. Die Schaltung ist für einen winzigen
Roboter und sollte so klein wie möglich sein, eine Crowbar wird ja doch
bald mal ziemlich groß.
Bei der Sicherung würde ich ein deutlich kleineres Modell benutzen wenns
nur um die Versorgung des uC geht. Ne 100 mA Sicherung reicht doch
sicher auch bei dir, oder wieviel Strom schickst du durch den uC. Als
minimalen Schutz kann man das IMO so machen. Ansonsten mal na den
typischen Schutzbeschaltungen schaun.
AchNee:-( schrieb:> Nehmen wir mal Transzorbdioden:> Eine SMAJ5.0A hat eine Durchbruchspannung von 6,4 - 7V. Das ist der> 5V-Typ.> Das KANN eine µC-Schaltung nicht schützen.
Also bei mir haben Polyfuse + Transzorb schon mancher MC-Schaltung das
Leben gerettet.
Funktioniert einwandfrei und da glüht auch nichts rot auf.
Nur ohne Polyfuse opfert sich die Transzorb und legiert durch.
Nur mal so am Rande, verwendest Du als µC einen in SMD Ausführung (im
Bild sind mehrere VCC zu sehen) - wenn ja, dann sollte an jeden VCC auch
ein 100nF Kondensator...
Peter D. schrieb:> Also bei mir haben Polyfuse + Transzorb schon mancher MC-Schaltung das> Leben gerettet.> Funktioniert einwandfrei und da glüht auch nichts rot auf.> Nur ohne Polyfuse opfert sich die Transzorb und legiert durch.
Ja, damit hast du bewiesen, dass der µC mehr aushält als im Datenblatt
drinsteht. Bravo, Hersteller vom µC.
Ob und ob nicht die Transzorbdiode glüht, hängt vom Innenwiderstand
deiner Quelle ab. Ist er relativ hoch, ist der Strom relativ niedrig und
die Polyfuse benötigt lange um auszulösen. Dann wird die Diode einen
Abflug machen.
Ist er extrem niedrig, fließt kurz viel Strom was die Diode aushalten
KANN aber nicht muss.
Wir hatten hier auch einen solchen "Entwickler" mit "Erprobten Lösungen"
von "der guten alten Zeit aus dem Elektor". Der TÜV hat sie ihm um die
Ohren gehauen. Wir haben darufhin viel getestet: Ende vom Lied: Ob das
funktioniert ist hängt von viel zu vielen Faktoren ab. Immer ist man
außerhalb aller Maximum Ratings. Oft klappt es nicht.
Fazit : Pfusch bleibt Pusch.
Entweder man löst ein Problem, oder man lässt es. Aber diese Schaltung
ist das technische Äquivalent einer Klettersicherung mit Wäscheleine.
Skyper schrieb:> Nur mal so am Rande, verwendest Du als µC einen in SMD Ausführung (im> Bild sind mehrere VCC zu sehen) - wenn ja, dann sollte an jeden VCC auch> ein 100nF Kondensator...
Naja, > 81 Pins für ein DIP-Gehäuse wären auch mal was, oder? ;)
AchNee:-( schrieb:> Fazit : Pfusch bleibt Pusch.> Entweder man löst ein Problem, oder man lässt es. Aber diese Schaltung> ist das technische Äquivalent einer Klettersicherung mit Wäscheleine.
Nö, die Schutzschaltungen sollen ja nicht im regulären Betrieb
ansprechen, sondern bei (Nutzer-)Fehlern den Schaden möglichst gering
halten.
Es ist schon ein Unterschied, ob ich ein komplettes Gerät in den Schrott
hauen muß oder nur die Transzorb wechseln.
Bzw. sind in manchen Ländern die Zollbestimmungen extrem kompliziert und
kostenintensiv, um komplette Geräte für die Reparatur wieder
auszuführen.
Z.B. sind viele Benutzer von externen Festplatten dankbar, daß dort eine
Transzorb drin ist. Schnell ist mal statt des 12V Netzteils das 19V
angeschlossen worden. Nach Entlöten der Transzorb konnte aber die
meisten wieder ihre Daten auslesen. Natürlich sollte man eine solche HDD
nicht mehr für wichtige Aufgaben einsetzen.
Aber die Transzorb ganz wegzulassen, wäre absoluter Quatsch. Sie kostet
fast nix, nützt aber sehr. Ein Schutz kann nie 100%-ig sein und muß es
oft nicht.
Ein Blitzableiter garantiert ja auch nicht, daß im Haus kein Gerät
kaputt geht. Trotzdem käme niemand auf die Idee, ihn wegzulassen.
Peter D. schrieb:> Nö, die Schutzschaltungen sollen ja nicht im regulären Betrieb> ansprechen, sondern bei (Nutzer-)Fehlern den Schaden möglichst gering> halten.
Yupp, das ist der Punkt. Genau dann funktionier sie nicht zuverlässig.
Die Klettersicherung soll auch nicht im regulären Kletterbetrieb
greifen, sondern auch nur im Fehlerfall.
Die Trsanszorbdiode bei den Sachen dort hat ganz sicher andere Gründe.
Sieh soll Transienten abfangen. Das kann sie auch gut, so ein SURGE ist
nur kurz, und sie ist für Pulslasten konstruiert.
Es ist aber schon ein Unterschied, ob die Leistung für 100µs oder 10s
ansteht. So ein winzigkleiner Unterschied um Faktor 100000.
Eine Crowbar macht man nicht mit Z-Dioden. Wenn schon unbedingt einfach,
dann mit Thyristorabsorbern. Die sind dafür konstruiert. Also jene hier:
http://www.littelfuse.com/products/sidactor-protection-thyristors.aspx
Die sind auch nicht teurer.
Der Untersschied? Der Thyristor hat eine viel niedrigere Leistung zu
schlucken, und zieht die Versorgung auf 1V herunter. Das führt
zusätzlich dazu, dass der Strom hoch ist und die Sicherung anspricht.
Vile viel schneller.
Nur Sicherheitshalber:
Es ist klar, dass die Leistung an einer Z-Diode U*I ist? Und dass sie
nicht "einen kurzen reißt", sonden soviel Strom fließen lässt, wie die
Quellimpedanz eben zulässt?
Also wenn 1A durch eine 5V1 Transzorbdiode fließt die 6,4V Klemmspannung
hat, dann werden da 6,4W umgesetzt. Das ist hoffentlich klar?
Also bei mir stimmen die Speisungen. Dies weil ich zB immer stecke, nie
loete.
Und immer einen guenstigen LP2951/LP2950 LDO Spannungsregler vorne dran
habe. Der bringt seine Spannung und reduziert bei thermischer Ueberlast.
Den kann ich mit 5V am Eingang laufen lassen, hinten kommmen noch 4.7V
raus. Das reicht auch noch. Falls denn mal mehr als 5.3V angelegt
wuerden, kommen eben 5V raus. Ein guenstiger Limiter auf 5V. Gibt's auch
fuer 3.3V, resp 3V.
Bringt 100mA fuer 30 cents @1, resp 20cents @ 100 oder so.
Bei Zehnerdioden sollte man bedenken die sind fuer 1mA spezifiziert,
nicht fuer einen Phantasiestrom.
Bei Zinkoxid Ableitern sollte man auch bedenken, die sind fuer 1mA
spezifiziert. Also ein 275V Ableiter leitet bei 275V 1mA ab. Nun muesste
man noch nachschlagen ob diese 275V AC effektiv, oder DC (=peak) sind.
Denn das Netz macht 320V peak.
Egal, auch 1mA bei Netz ist eine Verlustleistung.
Wir hatten mal einen Fall, die bauten eine Gasentladeroehre plus einen
Zinkoxid in Serie. Der Zinkoxid war unterhalb der Netzspannung, beide
zusammen minimal drueber. Die Gasroehre hat nun periodisch gezuendet,
und die geht jeweils auf Kurzen. Der Zinkoxid flog dann bald mal raus.
AchNee:-( schrieb:> Es ist aber schon ein Unterschied, ob die Leistung für 100µs oder 10s> ansteht. So ein winzigkleiner Unterschied um Faktor 100000.
Ja, und dafür hat man ja dann die Sicherung vor der Transzorb. Die soll
ja dann auslösen und verhindern, dass die Leistung 10 s ansteht. ;)
M. K. schrieb:> AchNee:-( schrieb:>> Es ist aber schon ein Unterschied, ob die Leistung für 100µs oder 10s>> ansteht. So ein winzigkleiner Unterschied um Faktor 100000.>> Ja, und dafür hat man ja dann die Sicherung vor der Transzorb. Die soll> ja dann auslösen und verhindern, dass die Leistung 10 s ansteht. ;)
Genau, die löst in 100µs aus. oder in 100ms. Oder doch eher in s?
Na, dann schaun wir mal. BEispiel, die guten UMZ:
https://www.schurter.ch/bundles/snceschurter/epim/_ProdPool_/newDS/de/typ_UMZ_250.pdf
Doppelter Nennstrom, 120s wird da garantiert.
Das sind 2 verdammte Minuten.
Wenn du ein 1A Netzteil hast, wird das vielleicht im Kurzschlussfall 2
oder 3 A liefern. Dan köchelt das munter bis zu 2 Minuten vor sich hin,
zumindest aber mehrere Sekunden.
Falls du es nicht glaubst: Häng eine Sicherung an ein Labornetzgerät,
und mach ein paar Messreihen. Dazu braucht man eher eine Stoppuhr, kein
Oszi ;-)
M. K. schrieb:> Du weist schon, dass es auch flinke Sicherungen gibt und nicht nur> träge?
Ja, dann schaun wir halt mal:
http://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/C400/DBFLINK5206xx.pdf
Bei 2,1x Nennstrom braucht die 30Minuten (!), das ist ne halbe Stunde.
Bei 3-fachem Nennstrom allerdings dann 50ms.
Das heißt:
Macht man das so, ist man daruaf angewiesen, dass Netzteil, das
fälschlicherweise angeschlossen wird, auch genügend Strom liefern kann.
Jedes Schaltnetzteil hat irgendeine Strombegrenzung. Jetzt muss man,
bevor man ein Netzteil falsch anschließt, erst mal Stundenlan
Datenblätter wälzen.
Was, zum Teufel, soll das bitte für ein Schutz sein ?!?
Es gibt gute Gründe, warum man Crowbars mit Thyristoren baut.
Ein Thyristor kann zur Not auch mal mehrere A für längere Zeit
schultern. Die Diode kann das nicht.
PS:
Ich will damit nicht sagen, dass das gar nie nicht nie geht, sondern
nur, dass das eine sorgfältige Auslegung und kontrollierte
Umgebungsbedingungen bruaucht um zu funktionieren.
Was einfach nicht praktikabel ist.
Nicht umsonst wird sowas wie üblich so angegangen:
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/AN004E-D.PDF
AchNee:-( schrieb:> Es gibt gute Gründe, warum man Crowbars mit Thyristoren baut.
Ich vermeide sowas, da ich damit nur schlechte Erfahrungen gemacht habe.
Die sind oft zu empfindlich, d.h. reagieren schon auf Transienten.
Auch können Thyristoren ohne Gatespannung zünden, wenn die Spannung zu
schnell ansteigt. D.h. die Spannung muß nichtmal überhöht sein und schon
kackt die Schaltung ab.
Die Transzorb sperrt nach dem Transienten wieder, der Thyristor bleibt
aber gezündet.
Aus dem gleichen Grund mag ich auch keine Gasentlader. Manchmal muß man
sie aber benutzen, weil Transzorb nur bis 500V gehen. Ich hab dann extra
im Netzteil eine Spannungseinbrucherkennung mit Totzeit und
Wiederanlauframpe implementiert, damit der Gasentlader sicher verlöschen
kann. Ich bin aber später doch wieder auf Transzorb umgestiegen und
schalte eben 10 oder mehr in Reihe.
Für superempfindliche Schaltungen kann man aber auch Schutz-ICs nehmen,
die bei Überstrom oder Überspannung einen MOSFET sperren. Das ist
deutlich besser, als den Eingang kurzschließen.
AchNee:-( schrieb:> Das heißt:> Macht man das so, ist man daruaf angewiesen, dass Netzteil, das> fälschlicherweise angeschlossen wird, auch genügend Strom liefern kann.
Das macht man bei Sicherungen immer so. Im Fehlerfall muss man dafür
sorgen, dass genügend Strom fließen kann, sodass das vorgeschaltete
Überstromschutzorgan auch auslösen kann. Glaubst du denn, dass bei einem
16A Leitungsschutzschalter, bei einem Strom von 20A dieser sofort
auslöst? Auch die benötigen den mehrfachen (min. 2-3 fach) Nennstrom um
abzuschalten.
Schauen wir dein Sicherungsbeispiel mal an muss man eigentlich nur dafür
sorgen, dass das Netzteil den 3-fachen Nennstrom der Sicherung liefern
kann, dann wird relativ zügig abgeschaltet. Wo du da jetzt ein Problem
siehst sehe ich nicht. Ist doch nur eine Frage der Dimensionierung. Und
warum das nicht praktikabel sein soll verstehe ich auch nicht, wird
zigmal (millionenfach wäre noch schwer untertrieben) so gemacht seit
Jahrzehnten.
AchNee:-( schrieb:> Es gibt gute Gründe, warum man Crowbars mit Thyristoren baut.> Ein Thyristor kann zur Not auch mal mehrere A für längere Zeit> schultern. Die Diode kann das nicht.
Ja, so wie oben schon geschrieben: Eine 100-200 mA Sicherung mit
3-fachen Nennstrom (also nicht mal 1 A)...das wird jede Transzorb echt
grillen...gibts eigentlich Transzorbs mit Nennströmen < 1 A?...huch,
würde vielleicht doch problemlos passen...
Ein Widerstand und eine Z-Diode funktioniert wenn man es richtig
auslegt.
Ich verwende anstatt des Widerstandes gleich eine Drosselspule mit
passendem Widerstand (so habe ich gleich noch nen kleinen Filter) statt
einer Z-Diode eine Supressordiode (oder welchen Markennamen Sie auch
immer tragen) diese schalten wesentlich schneller durch.
Dieser 5V Typ der erst bei 6,4-7V durchbricht ist bestimmt auf einen
sehr kleinen Strom spezifiziert, und wenn nicht dann nimmt man eben
einen passenden Typen.
In (fast) jedem Laptop ist direkt nach der Eingangsbüchse so einen
Schaltung mit Widerstand und Überspannungselement verbaut.
Ein PTC ist aber schon etwas langsam und ein Varistor unterliegt einem
gewissen Verschleiß da jeder Durchbruch ihn weiter beschädigt für mich
ist soetwas ne Sollbruchstelle.
Und hier noch ein kleiner Vergleich zw. Varistor und Transorb
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/application_note/48/7d/82/2d/23/58/43/92/CD00005042.pdf/files/CD00005042.pdf/jcr:content/translations/en.CD00005042.pdf
M. K. schrieb:> AchNee:-( schrieb:>> Das heißt:>> Macht man das so, ist man daruaf angewiesen, dass Netzteil, das>> fälschlicherweise angeschlossen wird, auch genügend Strom liefern kann.>> Das macht man bei Sicherungen immer so. Im Fehlerfall muss man dafür
Na, wenn man das Datenblatt des Netzteils liest, kann man auch einfach
eines nehmen, das die richtige Spannung liefert, was die gesamte
Schaltung überflüssig macht. Noch dazu spart das enorme Mengen an
Sicherungseinsätzen.
Bevor weiter diskutiert wird, sei hier einmal Literatur genannt:
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/AND8229-D.PDFhttp://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/crowbar.htm
Desweiteren sei nochmals auf folgenden Fakt für die Leistung an einer
Tranzorbdiode hingewiesen: P=U*I. Für 5V 1A heißt das: 5W. Man bedenke
die Größe eines solchen Bauteils :-)
PS:
Wohl dem, der einen Spannungsregler hat. So ein 7805 schützt die
µC-Schaltung für fast kein Geld bis 30 oder 40V. Und das ohne unnnötigen
Rauch und ohne nervöse Thyristorcrowbars, die bei jedem Gewitter den
Stöpsel ziehen.
Vielen Dank für all die Anworten.
Ich suche eine einfache und vorallem kleine Lösung. Normalerweise soll
das Port von extern mit 5V über USB versorgt werden, da sollte es ja
keine all zu großen Überraschungen geben.
Einen Linearspannungsregler möchte ich nicht verwenden. Vielleicht
kommen am Bord nur 4,8V an und mit Drop-Put-Voltage kann ich da schnell
unter die 4,5V fallen die der µC benötigt.
Ich werd nochmal in Ruhe drüber nachdenken. Aber ich tendiere zu einer
Polyfuse (werd vlt ne kleinere nehmen) und Supressordiode. wen nur die
Diode abfackelt ist ka nicht viel passiert.
AchNee:-( schrieb:> Bei 1A ist eine Polyfuse aber eine> Zeit mit Heizen beschäftigt, und die Z-Diode glüht dabei bereits in> schönem gelb. Oder so.
Es gibt durchaus Z-Dioden die locker 1A können. OK - passende Kühlung
vorausgesetzt.
AchNee:-( schrieb:> Man bedenke> die Größe eines solchen Bauteils :-)
Stimmt das Bauteil ist riesig. Die 1N5338B kann bei Uz 5,1V 930mA ca. 5W
und ist dabei riesig 8,9x3,7mm (Maximalwerte) groß.
Groß ist halt auch schon ne Frage der Definition.
AchNee:-( schrieb:> Bevor weiter diskutiert wird, sei hier einmal Literatur genannt:> http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/AND8229-D.PDF
Schön, dass ausgerechnet in dieser Appnote u.a. die Transzorb-Lösung
auch betrachtet wird. Als quasi einziger Nachteil wird hier die geringe
begrenzte Leistung benannt.
AchNee:-( schrieb:> Desweiteren sei nochmals auf folgenden Fakt für die Leistung an einer> Tranzorbdiode hingewiesen: P=U*I. Für 5V 1A heißt das: 5W.
Desweiteren sollte man aber auch darauf hinweisen, dass Transzorb-Dioden
durchaus mehrere W Verlustleistung abkönnen sofern diese Pulsmäßig
auftreten. Ich mein, ja klar, 5 V und 1 A sind natürlich 5 W...und wie
lange, glaubst du, wird eine 100 mA-Sicherung auch 1 A fließen lassen?
10 ms? 100 ms? (ich tendiere ja eher Richtung < 1 ms) Ich kenne keine
Transzorb, die diese Belastung nicht aushalten würde.
AchNee:-( schrieb:> Man bedenke> die Größe eines solchen Bauteils
Ja, ich denke grade an die SMBJ-Serie von Vishay/Fairchild/STM usw.. Mit
nicht mal 5*5 mm (DO214-Gehäuse) sind diese Transzorbs echt riesig. OK,
SMD gefällt dir nicht? Nehmen wir die SA-Serie im DO204-Gehäuse, also
reden wir von ca. 6 * 3 mm. Wahnsinnig groß, echt. Ne Crowbar bekommt
man bestimmt kleiner hin.
Ich mein, es ist keine Frage: Ein Crowbar ist sicherlich die bessere
Lösung, da sind wir einer Meinung. Aber eine Transzorb-Lösung ist hier
auch nicht falsch.
Sapperlot W. schrieb:>> So ein 7805 schützt die µC-Schaltung für fast kein Geld bis 30 oder 40V.>> Vergiss den 7805, der verbraet 2V, nimm einem LDO, zB 317, 2640, oder> so.
Bei 30 bis 40 V Eingangsspannung und 5 V Ausgangsspannung bringt einem
einen LDO mal schlicht gar nichts. Und einen 317 als LDO zu bezeichnen
ist ja mal sowas von daneben gegriffen.
Was hier berichtet wird ist kein Laborlatein:
Uns ist vor Jahren mal passiert, daß eine Bord mit einem 18F4615 PIC
durch einen Platinenschaden mit Kurzschluß der 5V mit der 12V Versorgung
für einige Minuten der 12V ausgesetzt war.
Nach der Schadensbehebung schaltete ich die Schaltung neugierigerweise
wieder ein und war schockiert, daß der uC noch funktionierte.
Unglaublich, aber wahr. Selbstverständlich wurde die Bord dann natürlich
nicht mehr verwendet und entsorgt.
Eigentlich würde es mich interessieren ob mein Erlebnis ein Einzelfall
war.
> Ich vermeide sowas, da ich damit nur schlechte Erfahrungen gemacht habe.> Die sind oft zu empfindlich, d.h. reagieren schon auf Transienten.
Das stimmt natuerlich. Je besser eine Schutzschaltung sein soll umso
mehr Aufwand muss man da reinstecken. Ich wuerde auch niemals auf die
Idee kommen einen Thrystorcrowbar fuer einen dummen Microcontroller zu
basteln. Aber an den Eingang eines NAS sieht das schon anders aus.
Allerdings laeuft mein NAS mit 12V, hat also intern nochmal eigene
Schaltregler und daher war es mir ausreichend da eine Supressordiode
dran zu loeten.
> Was hier berichtet wird ist kein Laborlatein:
Ich stand mal daneben wie einem Kollege ein Kabel mit 24V auf ein Board
gefallen ist. Da tat es einen lauten Knall. Ein Renesas R32C hatte ein
Loch. Aber der Prozessor hat danach noch problemlos funktioniert. Nur
ein Portausgang war Geschichte. War wohl nur der Bonddraht verdampft.
Ich glaub aber nicht das man das reproduzieren kann. :)
> Ich suche eine einfache und vorallem kleine Lösung. Normalerweise soll> das Port von extern mit 5V über USB versorgt werden, da sollte es ja> keine all zu großen Überraschungen geben.
In dem Fall ist dein gesamtes Konzept schon grosser Mist. USB liefert
keine 5V. Usb liefert irgendetwas zwischen 4 und 5V. Das hat man
absichtlich so definiert weil man dann aus einem Lowdropregler
problemlos 3.3V bekommt und alle Microcontroller laufen heute mit 3.3V.
Ich habe IMHO seit >10Jahren kein Design mehr mit 5V gemacht. Ich
koennte mir sogar vorstellen bald mal auf 2.5V runter zu gehen.
Olaf
Olaf schrieb:> In dem Fall ist dein gesamtes Konzept schon grosser Mist. USB liefert> keine 5V. Usb liefert irgendetwas zwischen 4 und 5V.
Das ist ja mal ganz was Neues.
Du widersprichst Dir ja in den 2 Sätzen schon selbst.
Und natürlich liefert USB 5V. An dem MacBook mit dem ich grad dieses
Zeilen schreibe hängt gerade per USB ein kleines Brettl und mein
Multimeter zeigt 5,04...V an, wohlgemerkt unter Last. Und das ist auch
OK so.
Die Spannung die an einem USB-Anschluß anzuliegen hat ist im Standard
ganz genau definiert (s. hier
https://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus)
und muß zwischen 4,75V und 5,5V (USB2) liegen. Der USB-Standard richtet
sich halt nicht danach was ein Olaf gerade braucht. Es gibt halt genug
Geräte die 5V benötigen.
Olaf schrieb:> Das hat man> absichtlich so definiert weil man dann aus einem Lowdropregler> problemlos 3.3V bekommt
Die 3,3V bekommt man auch bei 5V.
Olaf schrieb:> In dem Fall ist dein gesamtes Konzept schon grosser Mist. USB liefert ...
Das ist so natürlich auch nicht richtig. Bei Unterspannung, also unter
5V, wirkt die Schaltung ja gar nicht, was ja auch so gewollt ist, denn
es soll ja ein Überspannungsschutz sein.
Allerdings würde ich die Sicherung anders dimensionieren- deutlich unter
500mA. 500mA ist die maximale Stromstärke bei USB2. Bei USB1 sind es
sogar nur 100mA. Also muß die Sicherung deutlich unter 100mA sein, wenn
es auch unter USB1 wie gewünscht funktionieren soll. Ansonsten wird wohl
eher die Spannung am USB-Anschluß zusammenbrechen bevor die Sicherung
auslöst. Aber das wäre ja auch ein Schutz der Schaltung vor
Überspannung, wenn auch nicht so gewollt. Wie lange der USB-Anschluß
diese Belastung aushält steht erst mal auf einem anderen Blatt.
Mit einer 5V/5W Z-Diode und einer passend dimensionierten Sicherung ist
das sehr wohl ein Schutz vor zu hoher Spannung. Eine Sicherung mit 100mA
(vielleicht auch noch flink) wird einem Strom von 500mA nicht lange
stand halten und eine 5W Z-Diode setzt bei 500mA gerade mal 2,5W um also
die Hälfte ihrer Maximalleistung und das hält die schon eine Weile
durch.
Diese Schaltung wurde und wird millionenfach eingesetzt und man muß auch
nicht immer mit Kanonen auf Spatzen schießen. Wir reden hier
wahrscheinlich nicht von einem sicherheitsrelevanten Projekt (da wird
man das definitiv anders lösen) sondern eher von einem Bastelprojekt.
Zeno
Also ich habe es gerade mal mit ner alten DDR Z-Diode SZX21/5.1 (250mW)
und einer Feinsicherung 125mA träge probiert - hatte das Zeugs grad da.
Unter der Z-Spannung passiert wie erwartet nichts. Bei der Z-Spannung,
die natürlich exemplarabhängig ist, versucht die Diode schon gegen zu
halten und wird ordentlich warm (Strom ca. 100mA bei 5,4V =540mW).
Wahrscheinlich stellt sich bei Z-Spannung eine Art Gleichgewicht ein
und meine wenig potente Diode wird das sicher auch nicht ewig
durchhalten. Gut 540mW ist ja auch mehr als das Doppelte der
zugelassenen Verlustleistung. Bei etwa 0,2-0,3V über der Z-Spannung (bei
mir knapp 5,4V) löst die Sicherung aus.
Habe es dann mit neuer Sicherung noch mal probiert. Die Diode hat es
überlebt und funktioniert wie gewünscht.
Stellt man die Spannung auf 0,2V über Uz ein und schaltet ein dann kommt
die Sicherung sofort ohne das man eine Erwärmung der Diode spürt.
Fazit: Mit einer passenden Z-Diode (5W Typ) und einer passend
dimensionierten Sicherung ist diese Schaltung sehr wohl ein Schutz.
> Die Spannung die an einem USB-Anschluß anzuliegen hat ist im Standard> ganz genau definiert (s. hier> https://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Serial_Bus)> und muß zwischen 4,75V und 5,5V (USB2) liegen.
Witzbold.
Ich zitiere mal aus deinem obigen Link:
Allerdings ist ein Spannungsabfall bis auf 4,40 V am Ende
eines USB-Kabels zulässig; hinter einem passiven USB-Hub
sind sogar 4,00 V erlaubt.
Und das sind die offiziellen Werte. In der Realitaet gibt es dann auch
noch chinesisiche Murkskabel oder eine Siliziumdiode im Hub gegen
Rueckstrom.
Wer sich darauf verlaesst das aus USB 5V rauskommen der entwickelt
Murks. Aber ja, es gibt gerade auch fuer USB eine Menge
Murksentwicklungen...
Olaf
Olaf schrieb:> Allerdings ist ein Spannungsabfall bis auf 4,40 V am Ende> eines USB-Kabels zulässig; hinter einem passiven USB-Hub> sind sogar 4,00 V erlaubt.
Du bist schon der deutschen Sprache mächtig? Da steht am Ende des Kabels
und das ist ja auch in Ordnung, weil so ein Teil halt einen ohmschen
Widerstand hat über dem bei Stromfluß Spannung abfällt.
Du blendest einfach das was Du nicht hören willst bzw. Deiner
Argumentation entgegen spricht.
Worauf Du Dich da berufst ist die Fußnote, die da spezifiziert, das am
Ende eines USB-Kabels mindestens noch 4,4V anstehen müssen, was bedeutet
das das Kabel entsprechend dimensioniert sein muß. Ein passiver USB-Hub
ist auch ein zusätzliches eingeschleiftes Bauteil und da müssen eben
mindestens noch 4V anstehen, weil es halt beim Anstöpseln zusätzlicher
Hardware eben auch zusätzliche Verluste gibt.
Das hat aber alles nichts mit der USB-Spezifikation zu tun. Die
komplette Spezifikation kannst Du Dir hier gern rein ziehen
http://www.usb.org/developers/docs/usb_31_011317.zip. Dort ist alles
genaustens beschrieben.
Im übrigen hat man sich die Spezifikation für die Spannungen nicht aus
den Fingern gesogen, sondern der Spannungsbereich entspricht ziemlich
genau der Spezifikation für Standard-TTL (74xx 4,75-5,25; 54xx 4,5-5,5).
Macht ja auch Sinn. TTL ist nun mal ein Standard an den man sich in der
Digitaltechnik größtenteils hält. Selbst µC's mit 3,3V
Versorgungsspannung halten sich beim Betrieb mit VCC=3,0 - 3,3V an die
Mindestanforderungen für TTL Pegel (2,4V H/0,8V L).
Olaf schrieb:> Wer sich darauf verlaesst das aus USB 5V rauskommen ...
Und natürlich kann man sich darauf verlassen das aus einem USB-Anschluß
mindestens 4,5V und maximal 5,5V herauskommen - wie sollte es auch
anders sein. Sämtliche bei mit vorhandene PC's incl. Laptops halten sich
an die Spezifikation und bei allen stehen ziemlich genau 5V an - meist
etwas mehr.
Aber gut ich habe bei mir halt keinen Chinamurks stehen, um mal Deine
überhebliche Wortwahl zu benutzen.
Bla schrieb:> Hast du Hardware hinter deinem Versuchsaufbau? uC?
Ich meine ich hatte meinen Versuchsaufbau ausreichend beschrieben und
natürlich werde ich nicht ohne Not ein Brettl mit µC hinten dran hängen.
Ich habe es mit einem potenten Labornetzteil als Spannungsquelle
gemessen. Zum Messen habe ich ein Multimeter und einen Oszi benutzt.
Gemessen wurde direkt an der Z-Diode. Labornetzteil war eingeschalten
und auf 5,7V eingestellt, dann wurde die Versuchsanordnung zugeschalten.
Sicherung sofort rausgeflogen, Spannung lt. Oszi nicht größer wie Uz.
Das Selbe noch mal mit voreingestellten 30V. Das Ergebnis sah nicht
anders aus.
Ob da jetzt noch Last dranhängt oder nicht sollte eigentlich keine Rolle
spielen. Die Spannung nach der Z-Diode kann nicht höher werden als die
Z-Spannung selbiger, das haben solche Dioden halt an sich.
> Da steht am Ende des Kabels und das ist ja auch in Ordnung,
USB-Geraete schliesst man an das Ende eines Kabels an. Es mag Ausnahmen
geben, aber das ist die uebliche Vorgehensweise. Und es kommt auch vor
das Leute einen USB-Stick in einen Hub reinstecken der an einem Kabel
haengt.
Wenn man will das Geraete zuverlaessig funktionieren dann sollte man
sicherstellen das die eigene Hardware mit 4V laeuft.
Olaf
Vielen Dank an Alle. Vorallem an Zeno der sogar einen Versuch aufgebaut
hat.
Ich hol mal etwas weiter aus warum ich 5V verwende.
Ich arbeite seit einer Woche an einem Projekt mit (Universität). Es
besteht bereits ein ester Prototyp, der läuft mit einem Arduino Mega.
Ich weiß, viele werden sagen Arduino hat da nix verloren, aber es ist
nunmal so und ich kanns nicht ändern.
Mein Aufgabe ist es jetzt eine Schaltung und Platine zu entwerfen die so
klein wie möglich ist (ca.2x4cm). Die Schaltung besteht aud 5
Magnet-Encodern und 3 Dual-H-Brücken IC´s. Ein Motor zieht circa 50mA,
verwendet werden 5. Deshalb auch die 500mA Sicherung. das ganze soll
weiterhin mit Arduino programmiert werden. Arduino unterstützt nicht
alle Typen von Microcontroller, deshalb hab ich hier den Atmega 2560
gewählt, der ist schon auf dem Arduino Mega verbaut. Bei 3.3V läuft der
nur mit 8Mhz und das ist nicht gewünscht, zudem müsste ich dan noch beim
Bootloader was änder.
Der Controller soll weiterhin mit Arduino IDE programmiert werden. Über
die serielle Schnittstelle werden dann auch Sollwerte gesendet.
Gruß Lukas
Lukas schrieb:> Ich hol mal etwas weiter aus warum ich 5V verwende.> Ich arbeite seit einer Woche an einem Projekt mit (Universität). Es> besteht bereits ein ester Prototyp, der läuft mit einem Arduino Mega.> Ich weiß, viele werden sagen Arduino hat da nix verloren, aber es ist> nunmal so und ich kanns nicht ändern.
Lukas,
Du brauchst Dich nicht wegen der Verwendung von Arduinos entschuldigen.
Man findet sie in Plätzen wo man sie gar nicht vermuten würde. Gerade
auf Unis werden sie vielfach eingesetzt. Ich finde diese ewigen Arduino
Religionskämpfe und das Bashing vollkommen überflüssig.
Wer sich mit Elektronik auskennt kommt damit immer zurecht. Auch wenn es
nur wenige zugeben, sogar mehr Firmen wie man wahrscheinlich vermuten
würde verwenden sie intern oftmals und auch weniger intern wenn mal was
auf die Schnelle laufen muss. So viel ich weiß gibt es sie ja auch auf
der ISS.
Es hängt ja vom User ab wie man es gebraucht. Mit vernünftiger externer
Beschaltung funktionieren viele dieser Bords ziemlich ordentlich. Bei
den China Bords kann man allerdings Überraschungen erleben. Sicher,
einiges ließe sich verbessern, aber dies steht jetzt hier nicht zur
Debatte.
Abgesehen davon könnte man ja durchaus eine Familie von Arduino
kompatiblen Bords entwickeln die auch höhere Ansprüche erfüllen.
Übrigens, der ATMEGA1284 läßt sich gut mit Arduino programmieren. Auch
wenn er nicht offiziell unterstützt wird. Mit 128KB FLASH und 16kB RAM,
zwei UARTS kann man schon einiges damit anfangen.
Gerhard
Zeno schrieb:> Fazit: Mit einer passenden Z-Diode (5W Typ) und einer passend> dimensionierten Sicherung ist diese Schaltung sehr wohl ein Schutz.
Man sollte schon Transzorb-Dioden benutzen, da sind die Anschlüsse
impulsfest ausgelegt und sie legiert eher durch, als das die Anschlüsse
durchbrennen. Man sagt deshalb auch, sie opfert sich, um dem MC zu
schützen.
Ich nehme die Typen für 600W oder 1500W Impulsleistung (1ms).
Peter D. schrieb:> Zeno schrieb:>> Fazit: Mit einer passenden Z-Diode (5W Typ) und einer passend>> dimensionierten Sicherung ist diese Schaltung sehr wohl ein Schutz.>> Man sollte schon Transzorb-Dioden benutzen, da sind die Anschlüsse> impulsfest ausgelegt und sie legiert eher durch, als das die Anschlüsse> durchbrennen. Man sagt deshalb auch, sie opfert sich, um dem MC zu> schützen.> Ich nehme die Typen für 600W oder 1500W Impulsleistung (1ms).
Das stimmt. Das mache ich auch schon jahrelang. Ein Grund warum ich
solche Dioden auch nützlich finde, ist, dass sie verhindern, dass die
Vcc bei IO Überspannung höher wie die Durchbruchs Spannung wird. Ohne
diese Diode könnte die Reglerspannung sekundär höher als zulässig
werden. Da ich meist genügend große Strombegrenzungswiderstände in die
IO Leitungen einbaue wird dann die IO Spannung bei Überlastung durch die
internen Dioden des ICs nach Vcc abgeleitet. Ohne Begrenzungsdiode würde
jetzt die Regler Spannung bei geringer Gesamtbelastung wegen der
internen IC Schutzdioden auch mit hoch gehen weil es ja meistens ein
Serien Regler ist. Dadurch wird aber in der Praxis das Schlimmste weil
die Pin Spannung nie hoeher wie ungefähr Vcc+0.7V gehen kann. Mit einer
5.6V Schutzdiode wird die Regler Spannung auf etwa 5.6V+ begrenzt.
Sicher eine gewisse leichte Überschreitung der theoretisch zulässigen
Pin Spannung kommt vor, aber der Pin Strom gegen die internen
Schutzdioden ist genügend begrenzt so dass es in der Regel bei den
meisten 5V tauglichen uC keinen Latchup gibt.
Ja, ich weiß, die Theoretiker werden jetzt jede Menge Einwände haben. In
meiner Praxis hat es sich trotzdem bewährt. Ist jedenfalls viel besser
als überhaupt kein Schutz.
Was haltet ihr von der TVS-Diode: PTVS3V3P1UP,115
Durchbruchspannung: Min:5.2V Typ:5.6V
Maximale Pulsleistung: 600W
Die scheint mir gut geeignet, ist ja auch für so eine Anwendung gemacht.
Schaltung.PNG
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