AVR Pinspannung größer als VCC wenn Ausgeschaltet

Tim T. schrieb:
> Wie sieht es eigentlich
> aus wenn im ausgeschalteten Zustand (Vcc=0V) oder bei Unterspannung
> immer noch Spannung an einem (Eingangs-)Pin anliegt?

Das ist pöße und der µC wird dann parasitär über die Eingangsschutzdiode 
gespeist und läuft damit eventuell sogar. Die Chancen, dass der von 
Atmel maximal für die Diode empfohlene Strom überschritten wird, ist 
groß.

Tim T. schrieb:
> Im konkreten Fall hängt bei mir am Pin ein Spannungsteiler mit dem ich
> per ADC die Versorgungsspannung überwache und zusätzliche Hardware bei
> Unterspannung abschalte.

unnötig, ADCref auf Vcc  und internal Vref an ANx und Vcc ausrechnen!

Tim T. schrieb:
> ausgeschalteten Zustand (Vcc=0V)

geht nicht, wird immer rückgespeist!

Tim T. schrieb:
> über die ich mir
> bislang überhaupt keine Gedanken gemacht habe.

Das Datenblatt ist da recht klar!
Vcc +0,5V sind erlaubt (?)
Ausnahme: Der Reset Pin.

Bei abgeschaltetem AVR sind also 0,5V erlaubt.
Sonst wird der AVR über den Pin versorgt.
Und das will man meist nicht.
Kann auch Rauch geben.

Wolfgang schrieb:
> Das ist pöße und der µC wird dann parasitär über die Eingangsschutzdiode
> gespeist und läuft damit eventuell sogar.

Ich kenne Projekte die nutzen das explizit, nicht ganz unklug.
Dadurch hat der Avr dann echt simple in off/0uA

http://www.doc-diy.net/photo/smatrig21/

Das mir alles was dazu oben getextet wurde klar ist, sollte bereits aus 
dem Eingangspost hervorgegangen sein.

merciMerci schrieb:
> Tim T. schrieb:
>> Im konkreten Fall hängt bei mir am Pin ein Spannungsteiler mit dem ich
>> per ADC die Versorgungsspannung überwache und zusätzliche Hardware bei
>> Unterspannung abschalte.
>
> unnötig, ADCref auf Vcc  und internal Vref an ANx und Vcc ausrechnen!

Doch, die Versorgungsspannung des Gerätes liegt bei etwa 20V, darum ja 
auch der Spannungsteiler. Die weitere Hardware läuft schon bei einer 
Spannung unter 15V nicht mehr, darum will ich das dann abfangen, noch 
bevor die min Vcc des AVR unterschritten wird.

> Tim T. schrieb:
>> ausgeschalteten Zustand (Vcc=0V)
>
> geht nicht, wird immer rückgespeist!

Natürlich kann ich die Vcc auf 0V haben, der Strom durch den 
Spannungsteiler und die Clampingdioden kann auch nicht unendlich groß 
werden.

Arduino Fanboy D. schrieb:
> Tim T. schrieb:
>> über die ich mir
>> bislang überhaupt keine Gedanken gemacht habe.
>
> Das Datenblatt ist da recht klar!
> Vcc +0,5V sind erlaubt (?)
> Ausnahme: Der Reset Pin.

Natürlich, hab ich das irgendwo infrage gestellt? Bislang hatte ich nur 
noch nicht den Fall das die Vcc unabhängig von den Eingangspins abfallen 
konnte.

> Bei abgeschaltetem AVR sind also 0,5V erlaubt.
> Sonst wird der AVR über den Pin versorgt.
> Und das will man meist nicht.
> Kann auch Rauch geben.

Zum Strom durch die Clampingdioden hatte ich ja schon was geschrieben 
und auch wie man den senken kann, eventuell auch so weit das es nicht 
mehr für den AVR zum Starten reicht und der Brownout zubeisst.


Mir ging es eher um praktische Ideen wie man damit umgeht, ausser eben 
einfach nen Mosfet am Pin dazwischen zu setzen.

Tim T. schrieb:
> Mir ging es eher um praktische Ideen wie man damit umgeht, ausser eben
> einfach nen Mosfet am Pin dazwischen zu setzen.

Dann würde ich zuerst mal den Stromlaufplan hochladen ...
Ich sehe da noch andere Ideen ... Optokoppler+internal AC, der schon 
erkennt, wenn die Wechselspannung (wenn vorhanden) weg geht.

merciMerci schrieb:
> Tim T. schrieb:
>> Mir ging es eher um praktische Ideen wie man damit umgeht, ausser eben
>> einfach nen Mosfet am Pin dazwischen zu setzen.
>
> Dann würde ich zuerst mal den Stromlaufplan hochladen ...
> Ich sehe da noch andere Ideen ... Optokoppler+internal AC, der schon
> erkennt, wenn die Wechselspannung (wenn vorhanden) weg geht.

Ist eigentlich extrem simpel: Solarpanel, dahinter über Diode nen 
Pufferkondensator und ein 7805 der den AVR und eine H-Vollbrücke 
versorgt.
Parallel zum Solarpanel liegt der Spannungsteiler der mit dem 
Mittelabgriff auf den AVR geht. Die Vollbrücke schaltet dabei die 
Spannung vom Panel (also noch vor der Diode und 7805) direkt auf den 
Verbraucher.

Tim T. schrieb:
> Im konkreten Fall hängt bei mir am Pin ein Spannungsteiler mit dem ich
> per ADC die Versorgungsspannung überwache und zusätzliche Hardware bei
> Unterspannung abschalte. Irgendwann kommt aber definitiv auch der Punkt
> an dem die (gepufferte) Versorgungsspannung die minimale
> Eingangsspannung des 7805 und auch die des AVR unterschreitet.
>
> Einfachste Lösung die mir spontan einfällt, wäre ein Mosfet der aktiv
> vom µC durchgeschaltet wird und ansonsten per Pulldown am Gate gesperrt
> wird.

In deiner Posa bleibt einiges unklar für mich!
Aus dem Geschriebenen sehe ich keinen Grund warum hier überhaupt ein 
Problem ansteht, nur weil der AVR rückgespeist werden könnte. Da du ja 
schreibst, dass dieser die andere HW abschaltet ... und dann kann er 
auch weiter auf sein Ende warten.

Ohne Gesamtschaltplan blicke ich nicht durch was überhaupt das 
funktionale Problem sein soll. Das "Überspannungsthema am ÁDC" kannst 
die einfach durch richtige Spannungsteilerwahl erledigen, sprich der ANx 
sieht dann nie mehr als 0.5V.

Tim T. schrieb:

> Ist eigentlich extrem simpel: Solarpanel, dahinter über Diode nen
> Pufferkondensator und ein 7805 der den AVR und eine H-Vollbrücke
> versorgt.
> Parallel zum Solarpanel liegt der Spannungsteiler der mit dem
> Mittelabgriff auf den AVR geht. Die Vollbrücke schaltet dabei die
> Spannung vom Panel (also noch vor der Diode und 7805) direkt auf den
> Verbraucher.

Und wann geht bei dieser Konstellation die Spannung für den AVR weg? So 
wie von dir beschrieben, kann sich die Eingangsspannung für den 7805 
beliebig im Bereich 0..xx Volt bewegen, was macht dann deiner Meinung 
nach der Ausgang bzw. die Versorgung des AVR?

Tim T. schrieb:
> wie sieht es da aus?

Rückspeisung verhindern bzw. durch Vorwiderstand unschädlich machen in 
dem durch Rückspeisung zumindest VCC nicht relevant angehoben wird, 
womöglich noch über 6V hinaus.

Tim T. schrieb:
> Was natürlich dabei zum Problem werden könnte, wäre die Rückspeisung
> über den Pin auf die Versorgung des Mikrocontrollers und eventueller
> anderer Bauteile, wie sieht es da aus?

Korrekt, dass kann Probleme bereiten. Die ESD Schutzdioden leiten 
Überspannug >0,5V an die Versorgungspins ab. Wenn die 
Versorgungsspannung Null Volt ist, dass ist 0,6V schon eine Überspannung 
in diesem Sinne.

Tim T. schrieb:
> Eventuell den Spannungsteiler so hochohmig machen
> das der Strom durch die Schutzdiode klein genug bleibt oder sonstige
> Ideen?

Genau. Der Strom muss einfach so gering sein, dass die 
Versorgungsspannung durch diesen nicht wesentlich angehoben wird. Der µC 
darf auf keinen Fall auf die Idee kommen, zu starten.

merciMerci schrieb:
> Ohne Gesamtschaltplan blicke ich nicht durch was überhaupt das
> funktionale Problem sein soll. Das "Überspannungsthema am ÁDC" kannst
> die einfach durch richtige Spannungsteilerwahl erledigen, sprich der ANx
> sieht dann nie mehr als 0.5V.

Prinzipiell hab ich auch kein Problem damit wenn der AVR rückgespeist 
wird, er ist eben nur ausserhalb der absolute maximum ratings. Da es 
aber sicherlich öfters vorkommt das Hardware an den Pins betrieben wird, 
die ein High Pegel liefern bevor oder nachdem der AVR eingeschaltet 
wird, sollte es dafür wahrscheinlich so etwas wie eine übliche 
Vorgehensweise geben.

Das Problem mit der Rückspeisung lässt sich in diesem ganz konkreten 
Fall natürlich durch einen hochohmigen Spannungsteiler lösen, der 
einfach nicht genug Spannung für den AVR zum starten liefert oder auch 
indem ich die Bandgap Referenz nutze und den Spannungsteiler dafür 
auslege, dann liege ich sogar innerhalb der Vcc+0,5V. Aber wie gesagt, 
mir ging es eher darum wie man sowas üblicherweise machen würde.

Der µC darf auf keinen Fall auf die Idee kommen, zu starten.

Wenn du den Brown-Out Detektor verwendest (was bei Batteriebetrieb 
ohnehin sinnvoll ist um (DatenVerlust im EEprom/Flash zu vermeiden), 
muss die Spannung unter der eingestellten Schwelle bleiben. Ohne 
Brown-Out Detektor würde ich unter 1V bleiben wollen.

Kalli schrieb:
>
> Und wann geht bei dieser Konstellation die Spannung für den AVR weg? So
> wie von dir beschrieben, kann sich die Eingangsspannung für den 7805
> beliebig im Bereich 0..xx Volt bewegen, was macht dann deiner Meinung
> nach der Ausgang bzw. die Versorgung des AVR?

Die Ausgangsspannung des 7805 bzw. die Versorgung des AVR wird sich dann 
wohl im Bereich 0..5V bewegen. Zugegeben hab jetzt keine intensiven 
Studien dazu angestellt, aber bislang hat keiner meiner 78xx bei 
Unterspannung mehr(!) als die Nennspannung geliefert. Allerdings kann 
durch die Vorwärtsspannung der Diode vor dem 7805 und der 
Vorwärtsspannung im 7805 immer noch eine Spannungsdifferenz zwischen Vcc 
und dem Pin existieren die zu einer Rückspeisung führt.

MaWin schrieb:
>
> Rückspeisung verhindern bzw. durch Vorwiderstand unschädlich machen in
> dem durch Rückspeisung zumindest VCC nicht relevant angehoben wird,
> womöglich noch über 6V hinaus.

Ok, ein Pulldown am Vcc in Kombination mit einem Hochohmigen 
Spannungsteiler am Pin. Gute Idee, an den Pulldown hatte ich gar nicht 
gedacht. Das mit den 6V kann ich zuverlässig ausschließen weil der 
Spannungsteiler entsprechend dimensioniert wird.

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Der µC darf auf keinen Fall auf die Idee kommen, zu starten.
>
> Wenn du den Brown-Out Detektor verwendest (was bei Batteriebetrieb
> ohnehin sinnvoll ist um (DatenVerlust im EEprom/Flash zu vermeiden),
> muss die Spannung unter der eingestellten Schwelle bleiben. Ohne
> Brown-Out Detektor würde ich unter 1V bleiben wollen.

Hatte in jedem Fall vor den Brownout Detektor zu verwenden, ist zwar 
keine Batterie vorhanden, aber bei der Versorgungslage, sicherlich 
angeraten.

Matthias S. schrieb:
> Der ADC Eingang ist ja sehr hochohmig (etwa 100MOhm), so das der
> Spannungsteiler auch sehr hochohmig sein kann. Allerdings muss der S&H
> Kondensator im ADC geladen werden, aber dazu kann man einen kleinen
> Kondensator extern schalten, der dann in den ADC geladen wird. Dazu
> reichen 1nF - 10nF locker aus.

Hatte dafür einfach einen 100nF vorgesehen weil ich die für alles 
mögliche rumfliegen hab. Ansonsten guter Einwand, wird oft vergessen das 
der S&H Kondensator auch noch durch die Hochohmige Zuleitung geladen 
werden muss.

Bauform B. schrieb:
> "Man" macht das wohl anders, ich hab's mal so gemacht, also die
> Rückspeisung nach VDD reduziert. Erstmal fließt der Strom über Q2 und
> dann nach GND. VDD sieht davon um die Stromverstärkung von Q2 weniger.
> Der Spannungsteiler kann also so niederohmig werden bis R1 abbrennt. Mit
> R2 und R3 stellt man einen Kompromiss zwischen Messbereich und
> (positiver) Überspannung am ADC-Eingang ein; R2 ist hier evt. etwas
> klein geraten.

Ok, sieht schon etwas aufwändiger aus als ich das vorhatte...


Also ausgelöst wurde der Gedankengang wegen der Überlegung ob ich eine 
Diode antiparallel über den 7805 lege um ihn gegen zu hohe Spannung auf 
der Ausgangsseite zu schützen. Im ersten Moment habe ich die Idee dann 
verworfen weil woher soll da denn eine Spannung größer als auf der 
Eingangsseite kommen, auf den zweiten Blick allerdings kamen mir die 
Clamping Dioden in den Sinn.

Ansonsten nehme ich einfach mal als Idee mit, dass man die Zuleitung zum 
Pin, in diesem Fall den Spannungsteiler etwas hochohmiger macht und den 
Strom dann über die Clampingdiode (oder eventuell ne zusätzliche Diode 
mit kleiner Vorwärtsspannung vom Pin) nach VCC leitet. VCC wird dann mit 
einem  Pulldown gegen Masse gezogen.

Matthias S. schrieb:
> Der ADC Eingang ist ja sehr hochohmig (etwa 100MOhm), so das der

> Spannungsteiler auch sehr hochohmig sein kann
genau so ist es nicht, wenn ich mich richtig erinnere (steht im 
Datenblatt) muss die Quellenimpedanz 10K oder so sein, sonst passt der 
precharge/s&h timeslot nicht mehr. Das wäre aber auch nur wichtig, wenn 
du genau messen willst.

Warum nicht einfach einen Spannungsteiler von 1:30, dann stehen bei 15V 
max 0.5V am ADC an und ADCref auf 1,024V, das macht dann eine Auflösung 
von theoretisch rund 1mV.

Ist der AVR geheim oder eine Sonderanfertigung, weil hier nicht genannt?

Oder, übersehe ich hier irgendwas?

merciMerci schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> Der ADC Eingang ist ja sehr hochohmig (etwa 100MOhm), so das der
>
>> Spannungsteiler auch sehr hochohmig sein kann
> genau so ist es nicht, wenn ich mich richtig erinnere (steht im
> Datenblatt) muss die Quellenimpedanz 10K oder so sein, sonst passt der
> precharge/s&h timeslot nicht mehr. Das wäre aber auch nur wichtig, wenn
> du genau messen willst.

Sind nach Datenblatt bis 100kOhm um den 14pF S&H Kondensator zu laden, 
aber ganz genau muss es auch nicht sein, werde eh nur 8 Bit auslesen. 
Abgesehen davon hab ich ja noch den externen Kondensator am Pin.

>
> Warum nicht einfach einen Spannungsteiler von 1:30, dann stehen bei 15V
> max 0.5V am ADC an und ADCref auf 1,024V, das macht dann eine Auflösung
> von theoretisch rund 1mV.

Genau das war ja eine der oben genannten Möglichkeiten, für diesen Fall.

>
> Ist der AVR geheim oder eine Sonderanfertigung, weil hier nicht genannt?

Geht mir um verschiedene AVR, aber im konkreten Fall um einen Tiny13A 
oder 25/45/85 jenachdem wie viel Platz ich noch für zusätzliche Sachen 
brauche.

>
> Oder, übersehe ich hier irgendwas?

Nein.

merciMerci schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> Der ADC Eingang ist ja sehr hochohmig (etwa 100MOhm), so das der
>
>> Spannungsteiler auch sehr hochohmig sein kann
> genau so ist es nicht, wenn ich mich richtig erinnere (steht im
> Datenblatt) muss die Quellenimpedanz 10K oder so sein, sonst passt der
> precharge/s&h timeslot nicht mehr. Das wäre aber auch nur wichtig, wenn
> du genau messen willst.

Die Quellenimpedanz eines hochohmigen Spannungsteilers reduziert man 
indem bei einem quasi statischen Signal dieses mit einem Kondensator am 
ADC Eingang puffert.

> Warum nicht einfach einen Spannungsteiler von 1:30, dann stehen bei 15V
> max 0.5V am ADC an und ADCref auf 1,024V, das macht dann eine Auflösung
> von theoretisch rund 1mV.
>
> Ist der AVR geheim oder eine Sonderanfertigung, weil hier nicht genannt?

Ich denke auch, der Spannungsteiler ist das kleinste Problem. Ab einem 
Teilerverhältnis von 1:6 sehe ich keine Probleme mehr, der ADC Pin sieht 
ja nur die heruntergeteilte Versorgungsspannung (weiter oben wurden mal 
20V genannt).

Ist der 7805 die richtige Wahl? Er braucht mindestens 5mA Laststrom um 
zu regeln. Ist das gewährleistet, wenn dein unbekannter AVR in den Reset 
geht.

Was macht dein AVR, wenn Vcc um die Brown-Out Schwelle herum verbleibt. 
Viele Prozessoren erwarten einen bestimmten zeitlichen Anstieg von Vcc 
damit die interne Resetschaltung richtig funktioniert.

... also alles entspannt, der ATtiny45/85 kommt auch noch mit einem ADC 
analog Gain von 20 daher.
Den 7805 würde ich sicher nicht mehr nehmen, der braucht soviel/oder 
mehr Strom als der AVR und rauscht auch mächtig ...

Kalli schrieb:
> st der 7805 die richtige Wahl? Er braucht mindestens 5mA Laststrom um
> zu regeln. Ist das gewährleistet, wenn dein unbekannter AVR in den Reset
> geht.

Ich denke, damit ist der 7805 sicher raus. Es ist traurig, aber ich 
schmeiß die Dingre nur noch in die Tonne.

Was man hier wieder lernen könnte, ein Stromlaufplan macht irgendwie 
immer Sinn. Auch wenn alles ganz ganz einfach aus sieht!?

Kalli schrieb:
>
> Ich denke auch, der Spannungsteiler ist das kleinste Problem. Ab einem
> Teilerverhältnis von 1:6 sehe ich keine Probleme mehr, der ADC Pin sieht
> ja nur die heruntergeteilte Versorgungsspannung (weiter oben wurden mal
> 20V genannt).

Bleibt halt der Offset durch die Diode vor dem 7805 und dem 7805 selber. 
Dazu die Verzögerung bei einem schnellen Anstieg der Panelspannung. Aber 
ja, im aktuellen Fall ist das eher unkritisch.

> Ist der 7805 die richtige Wahl? Er braucht mindestens 5mA Laststrom um
> zu regeln. Ist das gewährleistet, wenn dein unbekannter AVR in den Reset
> geht.

Bislang habe ich dafür eine Bereitschafts LED verbaut, die jetzt aber 
noch durch einen Pulldown ergänzt oder ersetzt wird.

> Was macht dein AVR, wenn Vcc um die Brown-Out Schwelle herum verbleibt.
> Viele Prozessoren erwarten einen bestimmten zeitlichen Anstieg von Vcc
> damit die interne Resetschaltung richtig funktioniert.

Das ist eine gute Frage. Bin bislang davon ausgegangen das der Reset 
spätestens beim Wiederherstellen der vollen VCC vom Brownout Detektor 
sauber ausgelöst wird.

merciMerci schrieb:
> ... also alles entspannt, der ATtiny45/85 kommt auch noch mit einem ADC
> analog Gain von 20 daher.
> Den 7805 würde ich sicher nicht mehr nehmen, der braucht soviel/oder
> mehr Strom als der AVR und rauscht auch mächtig ...

Was bei dem Anwendungsfall aber absolut egal ist. Auch die Bereitschafts 
LED frisst mehr als der AVR. Glaube das mit dem Solarpanel wurde etwas 
unterschätzt, es geht dabei nicht um eine kleine Zelle sondern um 
Leistung im 3-stelligen Watt Bereich.

Tim T. schrieb:
> Nur müsste ich dafür wieder einen Pin verbraten

Man kann den LL-FET (BSS138) auch mit dem Gate an VCC hängen und in den 
Spannungsteiler Schalten.
Source hängt am unteren Spannungsteilerwiderstand.
Drain am oberen Widerstand des Spannungsteilers.

Damit hat man am Source = ADC-Eingang maximal VCC abzüglich der 
Pinch-Off Spannung (max 1.5V) des FETs.

Gruß Anja

Anja schrieb:
> Tim T. schrieb:
>> Nur müsste ich dafür wieder einen Pin verbraten
>
> Man kann den LL-FET (BSS138) auch mit dem Gate an VCC hängen und in den
> Spannungsteiler Schalten.
> Source hängt am unteren Spannungsteilerwiderstand.
> Drain am oberen Widerstand des Spannungsteilers.
>
> Damit hat man am Source = ADC-Eingang maximal VCC abzüglich der
> Pinch-Off Spannung (max 1.5V) des FETs.
>
> Gruß Anja

Da sieht man mal wieder wie betriebsblind man werden kann. Hab in der 
Vergangenheit schon häufiger zum Stromsparen Mosfets in die 
Spannungsteiler gesetzt um zwischen den Messungen den Querstrom zu 
vermeiden, allerdings immer aktiv. Darum bin ich hier gar nicht auf die 
Idee gekommen dass es ja auch passiv über Vcc geht. Danke dafür.