Hallo, ich entwickle ein Modul für einen Modularsynthesizer. Hier Beispiele für solche Module: https://synthesizers.com/modules.html Solche Module sind klassisch rein analog, aber mein Modul hat einen Digitalteil mit einem STM32. Es gibt einen Digitaleingang, den ich schützen möchte bezüglich ESD. - Eingangsspannung Modul: -10 V bis +10 V (High-Pegel bei +5 V) - Pin STM-32: 5V-tolerant (also 0 bis +5 V) Frage: Ich habe viel recherchiert und frage mich, ob der Schutz mit zwei Schottky-Dioden, siehe Anhang, ausreicht. Die Module werden über Patchkabel miteinander verbunden und diese Kabel werden somit berührt. Sollte ich der Schutzschaltung Suppressordioden hinzufügen? Falls ja: Wie sähe damit der Schutz gegen negative Spannungen aus? Vielen Dank im Voraus!
Angehängte Dateien:
-
ESD-Schutz.png
7,7 KB
Andre N. schrieb: > zwei Schottky-Dioden Die haben das Hauptproblem, dass alles über 5V in die Versorgungsspannung zurück fliest. Wenn die nicht zusätzlich geschützt ist, z.B. mit einer Z-Diode, kannst du so das 5V Potential "hoch drücken" und die Schaltung zerschießen. Ich hatte ein ähnliches Problem mit 12V festen Eingängen. Letzten Endes habe ich mich für einen Spannungsteiler + 4,7V Z-Diode und Kerko entschieden. Das erschien mir sehr robust: Die Z-Diode begrenzt grundsätzlich alle Eingangssignale auf 4,7V, der Kondensator erledigt die restlichen Impulse. Schau mal im eevblog nach "Input port protection". Dort gibt es eine interessante Mischform. Grundsätzlich so geschaltet wie deine Variante, aber die BAT54 leiten nicht in +5V ab sondern in eine vorgespannte Z-Diode 4,3V.
Angehängte Dateien:
-
Ansatz2.png
7,7 KB
Danke für die Antwort! Den entsprechenden Thread bei EEVBlog habe ich leider nicht gefunden. Die beste Quelle, die ausfindig machen konnte, ist diese hier: https://www.digikey.com/en/articles/protecting-inputs-in-digital-electronics Ich vermute, dass dein Vorschlag ungefähr dem entspricht, was dort in Bild 13 gezeigt wird. Hier bin ich unsicher, was die Widerstände angeht, damit der Spannungsteiler nicht verfälscht wird. Und der Tiefpassfilter ist für meine Anwendung wahrscheinlich auch nicht notwendig. Es geht ja nur um einen Schutz gegen Berührung. Im Anhang eine neue Version, die ich entsprechend einfach gehalten habe. D1 gegen negative Spannungen und Suppressordiode D2 gegen zu hohe. Was meint ihr? Auch frage ich mich, ob Spannungsspitzen durch Berührung im ursprünglichen Ansatz mit den zwei Schottky-Dioden die Spannungsversorgung wirklich gefährden können (das Potential über +5 V reißen), da ja keine große Ladung dahinter steht.
Angehängte Dateien:
-
Transistor.png
29 KB
Ich habe nochmals viel recheriert und drüber nachgedacht. Auch haben sich die Bedingungen etwas geändert. Die Spannungsversorgung in meinem Modularsynthesizer beträgt +/-15 V. Das ist also auch der Bereich, den ich nun als mögliche reguläre Eingangsspannung annehmen muss, auch wenn die Gate-Spannungen normalerweise +5 V nicht übersteigen. Und dazu kommen dann hohe elektrostatische Spannungen durch Berührungen der Patchkabel. Auch sollte der Eingangswiderstand möglichst bei 100kOhm liegen und zwar z. B. auch bei negativen Spannungen innerhalb des Bereichs der Spannungsversorgung. Dadurch fallen die obigen Ansätze weg. Ich habe drei Möglichkeiten gefunden, Digitalinputs zu schützen und werde jetzt mit einem Transistor-Schalter arbeiten, siehe Anhang. Gern Feedback. 1.Schottky-Dioden Zwei Schottky-Dioden, die negative oder zu hohe Spannungen in die Spannungsversorgung ableiten. Schottky-Dioden haben eine sehr geringe Schwellenspannung von ca. 0,3 V und schützen somit insbesondere auch sehr gut gegenüber negativen Spannungen. Der Nachteil dieses Ansatzes ist, dass bei zu hohen Spannungen das Potential der Spannungsversorgung nach oben gerissen wird, was zu Problemen führen kann. Und wenn die Schottky-Dioden leitend werden, ist der Eingangwiderstand nur noch so groß wie der strombegrenzende Widerstand. 2. Z-Dioden oder TVS-Dioden Eine Z-Diode oder TVS-Diode, die bei negativen oder zu hohen Spannungen leitend wird. TVS-Dioden (Transient Voltage Suppressor) oder auch Suppressordioden genannt sind verbesserte Z-Dioden insbesondere im Hinblick auf die Schaltgeschwindigkeit. Nachteil: Die Schwellenspannung ist recht groß, die Begrenzung negativer Spannungen erfolgt also recht spät. Somit muss möglicherweise für negative Spannungen mit einer Schottky-Diode kombiniert werden. Auch hier ist der Eingangwiderstand nur noch so groß wie der strombegrenzende Widerstand, wenn die Diode leitend wird. 3. Transistor-Schalter Der Eingang treibt einen Transistor, der die eigentliche Pin-Eingangsspannung schaltet. Der Eingangswiderstand kann immer groß gehalten werden. + Links + https://www.digikey.com/en/articles/protecting-inputs-in-digital-electronics https://forum.pjrc.com/threads/26694-Interfacing-with-a-modular-synth https://scienceprog.com/using-current-limiting-resistors-on-avr-io-pins/ https://arduino.stackexchange.com/questions/13126/best-way-to-protect-a-digital-or-analog-input-from-12volts https://www.muffwiggler.com/forum/viewtopic.php?t=189920 https://mutable-instruments.net/modules/braids/open_source/
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.