Hallo, für ein kleines Projekt benutze ich einen USB-Adapter, damit der uC (ATmega328) vom PC aus konfiguriert werden kann. Es wird dieser Adapter hier eingesetzt: https://www.ebay.de/itm/CP2102-USB-2-0-to-TTL-UART-Serial-Converter-Module-5P-STC-PRGMR-with-cable-/272526252000 Das IC darauf ist ein CP2102, das Datenblatt liegt hier: https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/CP2102-9.pdf Auf dem Adapter sind außer dem IC, zwei Kondensatoren und drei LEDs mit Vorwiderständen keine Bauteile. Die Ausgangspegel sind 3,3V. Der Mikrocontroller wird von einem Spannungsregler (3,3V) versorgt. Daran hängen noch einige andere Schaltungsteile, die Stromaufnahme insgesamt kann bis zu 200mA betragen. Mikrocontroller und USB-Adapter haben eine gemeinsame Masse. Weiter sind nur die RX/TX Signale für beide Richtungen miteinander verbunden. Die Versorgungsspannungen sind nicht verbunden. Jetzt das Problem: Wenn nur der USB-Stecker eingesteckt ist, nicht aber das Netzteil, welches den uC etc. versorgt, soll die Schaltung nicht über den USB versorgt werden. Umgekehrt, wenn nur das Netzteil, nicht aber der USB angesteckt ist, soll der USB-Adapter nicht versorgt werden. Beides passiert aber über die RX/TX-Leitungen, wenn keine Maßnahmen getroffen werden. Als einfache Lösung habe ich jetzt mal Schottky-Dioden eingebaut. Im Prinzip scheint das zu funktionieren. Der jeweils andere Schaltungsteil wird nicht versort. Wenn ich jedoch in den beiden Fällen die Spannungen messe, verstehe ich das Ergebnis nicht. Im Anhang sind die Spannungen eingetragen. Warum ist hat der RX-Pin des jeweils versorgten Schaltungsteil nur 1,1V? Durch den Pull-Up hätte ich 3,3V erwartet. Irgendwie sieht es so aus, als fließe Strom durch den Pull-Up in den RX-Eingang. Oder fließt der Strom durch die Diode zu TX des nicht versorgten Schaltungsteils? Wie ist das möglich, wenn dieser abgeschaltet ist? Geschieht das über eine interne Schutzdiode des TX-Eingangs? Für den uC sehe ich die Gefahr, dass der Pegel von 1,1V als Start-Bit erkannt wird und deshalb unnötig die UART-Behandlung durchlaufen wird. Weiter: Wie kann ich mit einer einfachen Maßnahme die Stromversorgungen entkoppeln? Eine galvanische Trennung ist nicht erforderlich. Danke schon mal.
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Sören schrieb: > Wie ist das möglich, wenn dieser abgeschaltet ist? > Geschieht das über eine interne Schutzdiode des TX-Eingangs? Ja, ist eine parasitäre Speisung über die Schutzdiode. Du kannst einen µC auch "problemlos" über einen Portpin anstatt des Vcc versorgen. Sören schrieb: > Wie kann ich mit einer einfachen Maßnahme die Stromversorgungen > entkoppeln? Level-Shifter. Alternativ Strom über nen Serienwiderstand begrenzen, beeinflusst aber das Signal
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Hallo, > Timmo H. schrieb: > Level-Shifter ja, z.B. 74LVC2T45 Die ICs zur galv. Trennung würden auch gehen z.B. ADuMxxxx oder SI864x Alternativ nutze einen anderen USB-IC, z.B. FT323A. Der hat separate Anschlüsse für die Versorgung von USB und TTL-Teil. Gruß Öletronika
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Der CP2102 verträgt an seiner seriellen Schnittstelle bis zu 5V unabhängig von seiner eigenen Stromversorgung. Wenn er nicht mit Strom versorgt wird, sind seine Anschlüsse hochohmig. Deine Angabe von 1,1V in der rechten Zeichnung widerspricht dem allerdings. Vielleicht weil deine Pull-Up Widerstände zu hochohmig sind. Ich nehme da immer 2,2k Ohm (oder ersatzweise 1k). Eventuell liegt es auch daran, dass dein USB-Adapter LEDs oder andere Widerstände aufgelötet hat, die du nicht berücksichtigt hast. In deiner linken Zeichnung fließt ein Strom von links 3,3v über den linken Pull-Up Widerstand und die untere Diode in den Tx Eingang des µC, dann weiter über dessen ESD Schutzdiode zur rechten VCC Leitungen. Genau das wolltest du eigentlich verhindern. Langer Rede kurzer Sinn: So einfach mit den Dioden geht es nicht. Ich würde nicht lange herum fackeln und einfach Optokoppler dazwischen schalten.
Ja, ein Level-Shifter wäre ideal. Leider ist die Lochrasterplatine schon voll, es war nur noch Platz für die Dioden und die Widerstände. Ich werde das morgen mal mit andern Widerständen probieren. Ich wollte die Ausgänge nicht zu sehr belasten. Aber der ATmega kann ja irgendwas bis 20mA (genau weiß ich das gerade nicht) und der CP2102 kann max 100mA. Also sollten ~3mA für beide kein Problem sein, was sich für einen Pull-Up von 1k Ohm ergibt. Aber wenn dann Strom durch denn Pull-Up und die Schottky-Diode in den inaktiven Schaltungsteil fließt, bleibt doch der Pegel an RX bei ca. 1,1V, nur bei höherem Strom. Der Pegel ergibt sich ja aus der Spannung an Schutzdiode und Schottky-Diode. Dann bringt ein kleinerer Pull-Up doch keine Verbesserung, oder? Hmm, vielleicht muss ich doch irgendwie einen Level-Shifter dran basteln. Auf einer Lochrasterplatine sind solche Änderungen immer etwas ätzend...
> der CP2102 kann max 100mA. Da solltest du schon zwischen den Daten-Leitungen der Stromversorgung unterscheiden. > Dann bringt ein kleinerer Pull-Up doch keine Verbesserung, oder? rechts ja, links nein.
Hallo, ich verstehe deine Befindlichkeiten nicht so ganz. > Sören schrieb: > die Ausgänge nicht zu sehr belasten. Aber der ATmega kann ja irgendwas > bis 20mA (genau weiß ich das gerade nicht) und der CP2102 kann max > 100mA. Also sollten ~3mA für beide kein Problem sein, was sich für einen > Pull-Up von 1k Ohm ergibt. Wenn du einerseits kein Problem hast einige mA auf der Signalstrecken zu verheizen, warum ist es dann ein Problem, die paar mA für den USB-Adapter mit aus der Stromversorgung des uC zu versorgen? Den umgekehrten Fall, Versorgung aus dem USB-Port kannst du evtl. auch unterdrücken, indem du die 5V am USB-Stecker abklemmst. Gruß Öletronika
Danke für alle Antworten. Es wird wohl doch ein Level-Shifter werden. Mit den Dioden komme ich jedenfalls auf keinen grünen Zweig. Aber noch eine Verständnisfrage: > Sören schrieb: > der CP2102 kann max 100mA. > Stefanus F. (stefanus): > Da solltest du schon zwischen den Daten-Leitungen der Stromversorgung > unterscheiden. Im Datenblatt finde ich unter "Absolute Maximum Ratings" folgende Angabe: Maximum Output Current sunk by RST or any I/O pin: 100mA Das verstehe ich schon so, dass, unter Beachtung der max. zulässigen Stromaufnahme des gesamten ICs" schon bis zu 100mA pro Pin zulässig sind. Oder nicht?
"Maximum Output Current sunk" bedeutet, wie viel Strom bei Low Pegel fließen darf. Bei High Pegel wird es ein ganz anderer Wert sein. Abgesehen davon sind die "Absolute Maximum Ratings" keine Betriebsbedingungen. Bei diesen Werten können bereits Fehlfunktionen auftreten. Es ist nur garantiert, dass der Chip bei diesen Werten unter sonst optimalen Rahmenbedingungen (Spannung, Temperatur, Mondphase) nicht kaputt geht. Die Bedingungen für den Betrieb stehen üblicherweise in den danach folgenden Tabellen.
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