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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schutzdioden nötig bei kleinen Strömen?


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Autor: Hnsi95 (Gast)
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Hallo,

ich habe einen relativ hochohmigen Spannungsteiler mit 100k und 50k 
(soll auch hochohmig sein). Der Ausgang des Teilers wird an einen STM32 
Nucleo angeschlossen. Dieser kann laut DB bis zu 9V an seinem Ausgang 
verarbeiten.

Meine Frage ist, ob, im Falle einer Überspannung, überhaupt externe 
Schutzdioden (Schottkys) nötig sind, da eh ein sehr geringer Strom in 
den µC fließt?

Vielen Dank

Autor: Hnsi95 (Gast)
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Ach ja, falls doch nötig: Welche Schottky-Diode (mit geringem Sperrstrom 
trotz Temperaturschwankung) könnt ihr empfehlen?

Autor: Falk B. (falk)
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Autor: M.A. S. (mse2)
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Hnsi95 schrieb:
> Meine Frage ist, ob, im Falle einer Überspannung, überhaupt externe
> Schutzdioden (Schottkys) nötig sind, ...

Kommt darauf an. Wenn das hier:

Hnsi95 schrieb:
> ...da eh ein sehr geringer Strom in
> den µC fließt?

wirklich stimmt, dann nicht. Hängt von Art und Dauer der Überspannung 
ab.

Autor: Hnsi95 (Gast)
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Falk B. schrieb:
> Nö

Auch wenn die maximal zulässige Spannung des µC überschritten werden 
kann?

Autor: Teo D. (teoderix)
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Wie viel Strom vertragen die internen Schutzionen, wie hoch müsste die 
Spannung bei dir werden, das dieser überschritten wird?
Ob das vorkommen könnte, kannst nur du abschätzen, eventuell sogar 
wissen.

Autor: soul e. (souleye)
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Hnsi95 schrieb:

> Meine Frage ist, ob, im Falle einer Überspannung, überhaupt externe
> Schutzdioden (Schottkys) nötig sind, da eh ein sehr geringer Strom in
> den µC fließt?

Den zulässigen injection current spezifiziert Dir der Chiphersteller. 
Entweder steht der Wert im frei verfügbaren Datenblatt oder Du musst ihn 
bei Deinem FAE anfragen. Die erweiterten Daten gibt es oft nur gegen 
NDA.

Üblicherweise gibt es zwei Grenzen: einen Wert bis zu dem die 
ESD-Schutzdioden nicht verschleissen, und einen (deutlich kleineren) 
Wert bis zu dem andere Schaltungsteile, üblicherweise der AD-Wandler, 
nicht beeinflusst werden.


Bei vergleichbaren Controllern anderer Hersteller bist Du mit 47k in 
Reihe zum Eingang sicher bis 11 V über VDD.



Edit: worauf Du auch ein Auge haben musst, ist wieweit die VDD durch den 
injection current ggf angehoben wird. Wenn Du da 200 µA reindrückst und 
der Controller im deep sleep nur 2 µA ziehst muss der Rest ja irgendwie 
abgebaut werden.

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Autor: soso... (Gast)
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Falk B. schrieb:
> Nö

Falsch.

Es gibt mehrere Arten von IO-Blöcken bei STM32.

Solche, die nicht 5V-tolerant sind, da stimmt das, keine Schutzdiode 
nötig, weil der µC Klemmströme spezifiziert hat.

Solche, die 5V-Tolerant sind. Dort ist meist ein strom von 0 zulässig. 
10µA oder whatever ist nicht 0.

Das hängt vom konkretem Device ab. Aber mal ein Beispiel:
http://www.st.com/content/ccc/resource/technical/document/datasheet/cd/46/43/83/22/d3/40/c8/DM00090510.pdf/files/DM00090510.pdf/jcr:content/translations/en.DM00090510.pdf

Im Kapitel 6.3.13 steht allgemein:
Iinj: für FT unf FTF : -5 bis 0mA
--> KEIN Strom erlaubt, wenn die Spannung >VCC ist
Für TTa, TC : -5 bis +5mA
-> Klemmstrom erlaubg

Generell gilt aber:
Klemmströme sind im Normalbetrieb zu vermeiden. ST sagt dazu:
"As a general rule, current injection to the I/O pins, due to external 
voltage below V SS or above V DDIOx (for standard, 3.3 V-capable I/O 
pins) should be avoided during normal product operation."

Unter anderem mag der ADC des STM32 das gar nicht so gern, wenn man 
Ströme in die Analogpins injeziert. Kaputt wird nix, aber man misst nur 
Käse. Auch bei µA.

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Hnsi95 schrieb:
> ich habe einen relativ hochohmigen Spannungsteiler mit 100k und 50k
> (soll auch hochohmig sein). Der Ausgang des Teilers wird an einen STM32
> Nucleo angeschlossen.
Da bietet sich wahrscheinlich am besten eine solche Schutzbeschaltung 
an:
https://www.physikerboard.de/topic,34457,-eingangsschutzschaltung.html

> Dieser kann laut DB bis zu 9V an seinem Ausgang verarbeiten.
Tatsächlich "Ausgang" oder doch hochohmiger Eingang?

> Meine Frage ist, ob, im Falle einer Überspannung, überhaupt externe
> Schutzdioden (Schottkys) nötig sind,
Schottkydioden sind bezüglich Leckstrom suboptimal.
> da eh ein sehr geringer Strom in
> den µC fließt?
Bei ESD-Spannungen im Bereich von kV fließen deutlich höhere Ströme als 
uA in den uC.

Als Diode mit extra kleinem Leckstrom taugt z.B. die BAV199.
https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds30232.pdf
Speziell für ADC-Eingänge mit hochohmiger Beschaltung kann ich solche 
empfehlen. Beachte aber, dass ADC am Eingang meist noch für die 
S&H-Schaltung eine Kapzität benötigt.

Dass die Klemmspannung der Schutzbeschaltung dann ca. 0,7V über Ub oder 
-0,7V unter  gnd liegt, ist normal kein Problem -> siehe "Maximum 
Ratings" im Datasheet. Der max. Ableitstrom muß aber über die 
Betriebsspannung abfließen können.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User

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