Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperaturbereich Attinys


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von Hottie (Gast)


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Hallo Forum,

in einer Anwendung setzten wir einen Attiny861 ein.
Der Temperaturbereich laut Datenblatt geht von -40° bis 85°C.
Unser Kunde möchte aber, dass die Schaltung bis 105° übersteht,
sie muss nicht bis 105°C arbeiten.
Die Frage ist, was passiert über 85°C, läuft der Oszillator nicht mehr 
sauber, gehen Daten aus Flash oder EEprom verloren?

Gibt es Attinys mit erweitertem Temperaturbereich?

von BS (Gast)


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Bei Attiny weiß ich das nicht.
Bei PSoC haben wir beobachtet, dass die Messwerte des ADC
bei höheren Temperaturen ab einer bestimmten Grenze nicht mehr stimmen.
Es gab einen Sprung bei einer bestimmten Temperatur, die je nach
Exemplar unterschiedlich war.

von HildeK (Gast)


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Hottie schrieb:
> Gibt es Attinys mit erweitertem Temperaturbereich?

Klar, suche mal nach ATtiny 861 automotive!

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Hottie schrieb:
> Der Temperaturbereich laut Datenblatt geht von -40° bis 85°C.

In meinem Datenblatt (8197C–AVR–05/11) der Tiny261A-861A steht da was 
ganz anderes:

Operating Temperature.................................. -55°C to +125°C
Storage Temperature ..................................... -65°C to 
+150°C

Das ist also gar kein Problem. Allerdings müssen natürlich auch die 
anderen Komponenten der Schaltung damit klarkommen.

BS schrieb:
> Bei PSoC haben wir beobachtet, dass die Messwerte des ADC
> bei höheren Temperaturen ab einer bestimmten Grenze nicht mehr stimmen.

Der ADC der Tiny25-85 zeigt z.B. Probleme, wenn man ihn übertaktet und 
die Temperatur sehr tief wird (beobachtet habe ich das bei -15°C) Aber 
wenn man aus Versehen übertaktet, darf man sich auch nicht wundern. 
Interessant ist, das auch hier der ADC die Mimose ist.

: Bearbeitet durch User
von Rufus Τ. F. (rufus) (Moderator) Benutzerseite


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Jenseits von 85 °C ist die Datenerhaltung des Flash nicht mehr 
garantiert.

Mit steigender Temperatur hält das Flash immer kürzer:

> Data retention: 20 years at 85°C / 100 years at 25°C

In den "absolute maximum rating" steht als maximale Betriebstemperatur 
125 °C und als maximale Lagertemperatur 150 °C.

von Hottie (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Das ist also gar kein Problem. Allerdings müssen natürlich auch die
> anderen Komponenten der Schaltung damit klarkommen.

da sthet aber auch im Kleingedruckten:

Stresses beyond those listed under “Absolute
Maximum Ratings” may cause permanent damage
to the device. This is a stress rating only and
functional operation of the device at these or
other conditions beyond those indicated in the
operational sections of this specification is not
implied. Exposure to absolute maximum rating
conditions for extended periods may affect
device reliability.

von HildeK (Gast)


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Rufus Τ. F. schrieb:
> In den "absolute maximum rating" steht als maximale Betriebstemperatur
> 125 °C und als maximale Lagertemperatur 150 °C.

Es gibt wohl auch Ausführungen, die bis 150° Operating spezifiziert 
sind. Die Datenerhaltung im Flash wird wohl dabei noch kürzer.
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-7793-ATtiny261-461-861-Appendix-A-Automotive-Specification-at-150C_Datasheet.pdf

von qwertzuiopü+ (Gast)


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Die 0-Series und 1-Series können bis 105°C standardmäßig ab, mit 
erweitertem Temperaturbereich dann sogar 125°C.
Der Attiny814 wäre vielleicht eine Alternative? Du hast ja nicht 
geschrieben, welche Funktionen vom 861 du brauchst.
Aber Obacht: Die neuen Attinys haben ein anderes Programmierinterface 
(UPDI)

von Hottie (Gast)


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qwertzuiopü+ schrieb:
> welche Funktionen vom 861 du brauchst.

Wir benötigen den PLL, da wird es dann schon eng.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Hottie schrieb:
> Stresses beyond those listed under “Absolute
> Maximum Ratings”

Wir befinden uns bei dem vom TE gewünschten Temperaturbereich aber nicht 
'beyond', sondern 'well within'.

von Hottie (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> ir befinden uns bei dem vom TE gewünschten Temperaturbereich aber nicht
> 'beyond', sondern 'well within'.

den Letzten Satz:

Exposure to absolute maximum rating
conditions for extended periods may affect
device reliability.

verstehe ich aber so, dass auch innerhalb der absolute maximum 
conditions schon Schäden auftreten können.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Hottie schrieb:
> Exposure to absolute maximum rating
> conditions for extended periods may affect
> device reliability

Und das tut es ja auch. Rufus hat ja schon drauf hingewiesen, das die 
Haltbarkeit des Flash sinkt. Aber die 'Absolute Maximum Ratings' werden 
ja beim TE gar nicht erreicht, so das man, wenn man mit der 
Einschränkung des Datenerhaltes lebt, den Chip so betreiben kann.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Hottie schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> ir befinden uns bei dem vom TE gewünschten Temperaturbereich aber nicht
>> 'beyond', sondern 'well within'.
>
> den Letzten Satz:
>
> Exposure to absolute maximum rating
> conditions for extended periods may affect
> device reliability.
>
> verstehe ich aber so, dass auch innerhalb der absolute maximum
> conditions schon Schäden auftreten können.

Dann ist dein Englisch einfach nur schlecht. "Exposure to absolute 
maximum rating conditions" wäre zu übersetzen mit "Betrieb bei 
Extrembedingungen".

von Wolfgang R. (Firma: www.wolfgangrobel.de) (mikemcbike)


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Hottie schrieb:
> Exposure to absolute maximum rating
> conditions for extended periods may affect
> device reliability.
>
> verstehe ich aber so, dass auch innerhalb der absolute maximum
> conditions schon Schäden auftreten können.

Das bedeutet, dass mit zunehmender Temperatur die statistische 
Lebensdauer der Bauteile sinkt. Das gilt für alle elektronischen 
Komponenten. Die Lebensdauer (oft MTBF) ist extrem temperaturabhängig 
und wird im Allgemeinen bei 25°C angegeben. Jedes Kelvin darüber ist 
zusätzlicher Streß und senkt die Lebensdauer.

Das ist aber etwas Anderes als die zulässige Höchsttemperatur im 
Betrieb. Über diese übernimmt der Hersteller nämlich ab dem Eintreten 
keine Garantie mehr für die Funktion!

: Bearbeitet durch User
von HildeK (Gast)


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Hottie schrieb:
> Die Frage ist, was passiert über 85°C, läuft der Oszillator nicht mehr
> sauber, gehen Daten aus Flash oder EEprom verloren?

Da es, wie ich schon gepostet hatte, auch welche gibt, die bei 105° oder 
125° und mehr noch spezifiziert sind: Der Baustein funktioniert auch 
oberhalb 85° noch. Nur reduziert sich seine Lebensdauer (grundsätzlich 
mit ansteigender Temperatur, auch unterhalb 85°), die im Datenblatt 
angegebenen Spannungspegel und Schalt- und Verzögerungszeiten müssen 
nicht mehr eingehalten werden, sie haben größere Leckströme, usw. Auch 
Flash und EEPROM halten ihre Daten weniger lange, kürzer eben, als 
spezifiziert.
Keiner kann dir sagen, was das einzelne Teil oberhalb der zugesicherten 
Maximaltemperatur macht. Es kann nicht davon ausgegangen werden, dass es 
irgendwann einfach pausiert und nach Abkühlung an der Stelle wieder 
korrekt weiter macht, sondern ev. einen Reset oder sogar Power-Cycle 
benötigt. Das könnte sogar einen Mehraufwand an umgebenden 
Schaltungsteilen notwendig machen.
Seriöserweise solltest du für den Wunsch deines Kunden ein Teil nehmen, 
das die Automotive-Spezifikation hat. Es gibt sie ja. Der ist sicher ein 
paar Cent teurer, aber du hast in der Zukunft keine Probleme mit 
Reklamationen.

von Hottie (Gast)


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Danke für die vielen Antworten!

Die Automotiv Versionen sind schwer zu bekommen, muss man mindestens 5k 
abnehmen.

Ich denke ein Kompromiss wäre, den Controller bei 85°C abzuschalten.

Den Datenverlust bei hohen Temperaturen scheint es ja auch bei der 
Automotiv Version zu geben.

von guest (Gast)


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Rufus Τ. F. schrieb:
> Mit steigender Temperatur hält das Flash immer kürzer

Kommt drauf an :)
Bei den AVRs vermutlich kaum relevant, aber z.B. SSDs sollte man auch 
nicht zu kalt betreiben.
Hier (Seite 27) gibt es eine nette Tabelle dazu:
http://www.jedec.org/sites/default/files/Alvin_Cox%20%5BCompatibility%20Mode%5D_0.pdf

von Amateur (Gast)


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Auf jeden Fall würde ich mir Gedanken darüber machen, was, wenn (wärend 
des Betriebes) die Temperatur überschritten wird, gemacht werden soll.
Würde mich nicht wundern, wenn das Teil selber und seine Peripherie 
"ausflippen" würden.
Also kann ein, an einem Thermometer orientiertes, "Päuschen" nicht 
schaden.
Welche Zustände Ein- und Ausgänge haben, wenn’s dem Kerl zu warm wird, 
kann Dir wahrscheinlich auch Atmel (MicroChip) nicht sagen;-)

von Hottie (Gast)


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Amateur schrieb:
> Auf jeden Fall würde ich mir Gedanken darüber machen, was, wenn (wärend
> des Betriebes) die Temperatur überschritten wird, gemacht werden soll.

Wenn die PLL nicht läuft, kann die Schaltung keinen Schaden anrichten,
man könnte also ab 85° die PLL ausschalten und erst wieder einschalten 
unter 85°.
Wäre nur ein Problem, wenn die Temperaturmessung über 85° plötzlich zu 
kleine Werte anzeigt.

von Amateur (Gast)


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>Wenn die PLL nicht läuft, kann die Schaltung keinen Schaden anrichten,
>man könnte also ab 85° die PLL ausschalten und erst wieder einschalten
>unter 85°.
>Wäre nur ein Problem, wenn die Temperaturmessung über 85° plötzlich zu
>kleine Werte anzeigt.

Interessanter Ansatz!

Setzt die PLL aus - und nur die PLL - so schläft der µP nicht an der 
gerade aktuellen Stelle ein und macht "verlustlos" weiter, wenn die PLL 
wieder zappelt. Schön wäre es.

Wenn ich davon ausgehe, dass der µP nichts macht, kann er auch nichts 
falsch machen. In allen anderen Situationen heißt es:
1. Ausgänge in einen gefahrlosen (sicheren) Zustand bringen.
2. Eventuell den Sonderzustand signalisieren.
3. Grübler in einen definierten Status bringen. Also einen Status, aus
   dem er nicht durch einen Zufall wieder herauskommt.
4. Eine Resetfunktion, die eine eventuelle Hitzepause, vom normalen
   Reset unterscheiden kann.
... gesteuert von einer temperaturresistenten Logik.

Aber wie gesagt: Macht das Teil nichts, kann es auch nichts falschmachen 
und alle obigen Bemerkungen sind nicht als Makulatur.

von Wolfgang R. (Firma: www.wolfgangrobel.de) (mikemcbike)


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Hottie schrieb:
> Wenn die PLL nicht läuft, kann die Schaltung keinen Schaden anrichten,
> man könnte also ab 85° die PLL ausschalten und erst wieder einschalten
> unter 85°.

Kann man machen, ändert aber nichts an der Tatsache, dass bei hohen 
Temperaturen die statistische Bauteillebensdauer sinkt!

von Hottie (Gast)


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Wolfgang R. schrieb:
> Kann man machen, ändert aber nichts an der Tatsache, dass bei hohen
> Temperaturen die statistische Bauteillebensdauer sinkt!

Die Statistik ist bei der  Automotiv Variante aber auch nicht besser, 
sowie ich das verstanden habe.

von Wolfgang R. (Firma: www.wolfgangrobel.de) (mikemcbike)


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Hottie schrieb:
> Die Statistik ist bei der  Automotiv Variante aber auch nicht besser,
> sowie ich das verstanden habe.

Das kannst Du nur beurteilen, wenn Dir der Hersteller die entsprechenden 
FIT-Werte mitteilt.

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