Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spg.Spitzen zerstören uC


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von pb1966 (Gast)


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Hallo, ich habe ein Problem das beim Einstecken des Steckverbinders X1 
mein uC zerstört wird. Ok man sollte nicht unter Spg. stecken, aber ich 
würde das gerne Schaltungstechnisch verhindern.

Auf dem Stecker X1 sind mehrere Spg. kritisch sind die 24VDC an Pin 4 , 
meine Vermutung ist dass die Masse noch fehlt und über die Signale von 
U1 die Spg. 3.3V angehoben wird, das wiederum für zum Defekt. U1 wird 
nicht beschädigt.

Was könnte man dagegen tun?

a.) in die Signalleitungen eine seriellen Widerstand von 470R einbauen?
b.) eine Diode in Durchlassrichtung VCC3.3V

Gruss pb1966

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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pb1966 schrieb:
> meine Vermutung ist
Kannst du diese Vermutung auch mit einem Oszilloskop bestätigen?

von Arduino Fanboy D. (ufuf)


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In solchen Fällen kann man Stecker mit voreilenden Kontakten verwenden.

z.B. USB tut das so

von pb1966 (Gast)


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Stecker tauschen geht nicht, gemessen hab ich es noch nicht, dazu muss 
ich mir einen Testaufbau erstellen der die Eingangssituation mit uC 
abbildet.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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pb1966 schrieb:
> kritisch sind die 24VDC an Pin 4
Warum? Die gehen doch nirgendwo hin. Nur auf einen Kondensator.
Oder gibt es da einen anderen Rückweg über die 3V3, bevor dann die Masse 
zum Zug kommt?

Geht der uC immer kaputt? Egal, wie herum du den Stecker schräg 
einsteckst (einmal mit Pin 1 zuerst und mal mit Pin 6 zuerst)?
Oder geht der uC nur kaputt, wenn du Pin 1 zuerst einsteckst?

von Peter D. (peda)


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Mit dieser Schaltung darfst Du nur spannungslos stecken.

Du hast 2 Zuleitungswiderstände GND und VCC_24 und einen entladenen 
Kondensator C4, der im Einsteckmoment einen Kurzschluß bildet.
Beim Einstecken teilen sich die 24V auf die beiden Zuleitungen auf und 
damit wird GND des U1 auf +12V angehoben. Die +12V fließen dann über die 
Substratdioden des U1 über STR, SDO, CLK zurück in den µC und der mag 
aber keine +12V.

von Schlumpf (Gast)


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Wenn GND noch nicht mit dem Stecker verbunden ist, dann liegt über C4 
24V am GND-Pin des µC an.
Bei verbundenen Datenpins des SPI liegen diese auf 3.3V
Somit ergibt sich eine Spannung von ca 20V zwischen SPI-Pins und GND am 
µC.
Was zum Tod des Chips führt.

Könnte das der "Pfad" sein?

von pb1966 (Gast)


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Peter D. schrieb:
> Mit dieser Schaltung darfst Du nur spannungslos stecken.
>
> Du hast 2 Zuleitungswiderstände GND und VCC_24 und einen entladenen
> Kondensator C4, der im Einsteckmoment einen Kurzschluß bildet.
> Beim Einstecken teilen sich die 24V auf die beiden Zuleitungen auf und
> damit wird GND des U1 auf +12V angehoben. Die +12V fließen dann über die
> Substratdioden des U1 über STR, SDO, CLK zurück in den µC und der mag
> aber keine +12V.

Interessanter Ansatz, Allerdings setzt das voraus das der Stecker 
physisch so eingesteckt wird das GND und VCC_24 gleichzeitig Kontakt 
haben. Bei der Anordnung der Kontakte vermute ich aber dass je nach 
einstecken zb. zuerst STR_R Pin1 Kontakt bekommt, GND hängt da noch in 
der Luft, dann Pin4 VCC_24, wenn nun GND immer noch in der Luft hängt 
könnte über U1 und die Signale Strom in den uC fließen.

Es geht nicht immer nur der uC kaputt aber der scheint auf an 3,3V das 
empfindlichste Teil zu sein und es macht keinen Spass den öfters zu 
tauschen (LQFP 100pins)..

von pb1966 (Gast)


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Schlumpf schrieb:
> Wenn GND noch nicht mit dem Stecker verbunden ist, dann liegt über
> C4
> 24V am GND-Pin des µC an.
> Bei verbundenen Datenpins des SPI liegen diese auf 3.3V
> Somit ergibt sich eine Spannung von ca 20V zwischen SPI-Pins und GND am
> µC.
> Was zum Tod des Chips führt.
>
> Könnte das der "Pfad" sein?

so etwas in der Art vermute ich auch. Aber was würde dagegen helfen? ich 
wie oben beschrieben Serien Widerstände in die Datenleitung einfügen

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Die Widerstände helfen hier nicht.
Wie gesagt bringt der ungeladene Kondensator das Problem.

: Bearbeitet durch Moderator
von Joe F. (easylife)


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Eine (starke) 3.5V Zenerdiode zwischen 3.3V und GND könnte helfen.

von Jim M. (turboj)


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Joe F. schrieb:
> Eine (starke) 3.5V Zenerdiode zwischen 3.3V und GND könnte helfen.

Die leitet aber nicht wenn GND oberhalb der 3,3V liegt.

Man bräuchte eine Schottky-Diode zwischen GND und 3,3V - die soll eine 
zu negative Potentialdifferenz verhindern.

Allerdings wird der "Überschuss" in die 3,3V Leitung gepumpt - und 
normale Spannungsregler sind keine Senken, können also zu hohe Spannung 
nicht ableiten. Hier würde die o.g. 3,5V Zener helfen, müsste aber auf 
der anderen Seite vom Stecker angebracht werden.

von Gerd E. (robberknight)


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Jim M. schrieb:
> Joe F. schrieb:
>> Eine (starke) 3.5V Zenerdiode zwischen 3.3V und GND könnte helfen.
>
> Die leitet aber nicht wenn GND oberhalb der 3,3V liegt.

?

Eine Zener leitet auch von Anode nach Kathode. Du hast halt eine 
Vorwärtsspannung von vielleicht 0,7V, also mehr als die meisten ICs 
mögen, aber grundsätzlich leiten tut sie schon.

von my2ct (Gast)


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pb1966 schrieb:
> Stecker tauschen geht nicht, gemessen hab ich es noch nicht, dazu muss
> ich mir einen Testaufbau erstellen der die Eingangssituation mit uC
> abbildet.

Dann tue das. Der Aufwand hält sich in Grenzen, falls du dafür nicht 
vorher einen Auftrag/Lastenheft/... schreiben musst.

von Joachim B. (jar)


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470 Ohm in die Datenleitungen legen und am HC von dne Dateneingängen 
eine Schottky Diode BAT42 nach VCC3,3V

sollten die Daten zuerst kommen vor VCC wird diese nach 3,3V abgeleitet, 
auch könnte man noch BAT42 am HC nach GND legen in Sperrichtung

ähnlich der Schutzbeschaltung vom AVR

https://www.mikrocontroller.net/attachment/153695/Eingangsschutzschaltung.jpg

die 470 Ohm stören ja einen HC vor dem Eingang nicht.

von Wolfgang (Gast)


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Joachim B. schrieb:
> sollten die Daten zuerst kommen vor VCC wird diese nach 3,3V abgeleitet,

... falls der Kontakt zu den 3,3V bereits besteht, sonst eher nicht.

von Joachim B. (jar)


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Wolfgang schrieb:
> ... falls der Kontakt zu den 3,3V bereits besteht, sonst eher nicht.

nee das hast du falsch verstanden, die 3,3V auf dem Board wollen ja 
versorgt werden für das IC
wenn die Power aus den Daten kommt ist das IC wenigstens nicht 
unversorgt wenn die Datenleitungen Power führen!

von Jürgen W. (Firma: MED-EL GmbH) (wissenwasserj)


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Du könntest die 24V (und evtl die 3V3) durch einen P-MOS schalten 
lassen, also dessen Gate an Masse liegt. Erst wenn sowohl die 
24V-Leitung als auch GND angeschlossen sind, schaltet der MOSFET richtig 
durch.

Zur zusätzlichen zeitverzögerung könntest Du einen 1uF-Kondensator 
parallel zu Gate und Source legen und das Gate mit einem hochohmigen 
Widerstand (z.B. 100kOhm) gegen Masse verbinden. Das ergibt Tau=100ms. 
Keine perfekte Lösung, aber ein Ansatz.

von Gerd E. (robberknight)


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Jürgen W. schrieb:
> Du könntest die 24V (und evtl die 3V3) durch einen P-MOS schalten
> lassen, also dessen Gate an Masse liegt.

Du wirst nur sehr wenige P-MOS finden, die 24V (und etwas Toleranz für 
Induktion+Prellen) Vgs erlauben. So einfach wird das also nicht, Du 
müsstest z.B. mit Z-Diode und Widerstand die Gate-Source-Spannung des 
FETs verringern.

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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pb1966 schrieb:
> Ok man sollte nicht unter Spg. stecken, aber ich
> würde das gerne Schaltungstechnisch verhindern.

Einen Schiebeschalter kannst du in die Zuleitung einsetzen. Das habe ich 
schon oft in einem Videoportal gesehen. Den schiebst du, sobald fertig 
gesteckt wurde, in die Ein-Position.

Ansonsten helfen nur die handelsüblichen Spannungs- und 
Strombegrenzungsschaltungen. Aber für die Menge an Bauteilen ist auf 
deiner Platine kein Platz.

Stecke einfach nicht unter Spannung, da du das Problem durch Ableitung, 
wie oben schon erläutert, nur in die Spannungsquellen verlagerst.

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