Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Pinspannung an ausgeschaltetem AVR


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von Jochen D. (joe_d1)


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Ich habe angehängte Schaltung bei mir aufgebaut. Diese funktioniert auch 
soweit meistens.

Zur Funktion: Mit zwei zweipoligen 24VDC Stromstoßschalter und einem 
Taster werden zwei Lichtstromkreise an und ausgeschaltet. Bisher waren 
die Stromstoßschalter einfach mit einer Brücke verbunden, d.h. bei 
Betätigung des Tasters gingen immer beide Lichtstromkreise an und aus.

Statt der Brücke hängt nun die Schaltung zwischen den Stromstoßschaltern 
und dem Taster. Die Schaltung erkennt eine lange oder kurze Betätigung 
und schaltet mit den beiden Profets jeweils den ein oder anderen 
Stromstoßschalter.

Wenn der Taster an X1-2 betätigt wird, wird der AVR gestartet und 
startet die Selbsthaltung über das Reedrelais K1. Gleichzeitig wird der 
Zustand vom Taster über einen Spannungsteiler (0,5mA) an Pin7 gelegt.

Den aktuellen Schaltzustand der Stromstoßschalter erhalte ich auch über 
die Spannungsteiler an Pin1 + Pin3 (auch jeweils 0,5mA).

Wenn nun aber der Taster ausgewertet wurde und die Selbsthaltung 
unterbricht, dann kann an Pin1 oder Pin3 weiter Spannung anstehen (immer 
wen ein Lichtstromkreis an ist), d.h. es existiert eine Pinspannung bei 
ausgeschaltetem AVR.

Auf beim Einschalten müsste schon Spannung an Pin7 anliegen bevor der 
AVR startet..

Ist das problematisch? Wenn ja, wie kann ich das verhindern?

von Sebastian S. (amateur)


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Deine Schaltung ist eine Katastrophe!
Nett, dass Du überall Blockkondensatoren platziert hast - aber...
Wenn wechselnde Ströme, wie z.B. in Zusammenhang mit einem Relais 
auftreten, sollten schon etwas größere Kapazitäten, wie 100 nF verwendet 
werden. Auch rund um den Regler. Selbst wenn Batterieversorgung normal 
ist.
Ein Relais, direkt vom µC geschaltet, auch noch ohne Schutzdiode, ist 
ein Witz. Aber vielleicht sitzt der ja in einer Fassung und lässt sich 
leicht tauschen.
Oder ist die von Dir verwendete Schaltung ganz anders?
Mach also das System erst mal so, dass es überhaupt sicher funktionieren 
kann.

von my2ct (Gast)


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Und sortiere deinen Schaltplan mal etwas.
Positive Versorgung oben, Gnd unten und möglichst EVA-Anordnung. So ist 
das unmöglich zu lesen.

von Sebastian S. (amateur)


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Habe mal einen flüchtigen Blick ins Datenblatt vom BSP542 geworfen.
So nicht!
Was sollen denn R5 bzw. R6 in Reihe zum Masseanschluss. Oder sind die 
zum Heizen gedacht?

Es ist oft ein Fehler, wenn man "irgendeine" Spannung - auch wenn sie 
über einen Spannungsteiler geführt wird, direkt auf einen Pin, vom µP, 
legt.

Mir ist immer noch nicht ganz klar, was Du mit Pin1 und Pin2 vorhast. 
Soll eine "Spannung" von außen detektiert werden, so kann eine einfache 
Schutzschaltung (Reihenschaltung aus Widerstand gefolgt von Dioden nach 
V+ und GND) nicht schaden.
Aber so lange Du eine so holprige Schaltung verwenden willst, ist das 
wahrscheinlich egal.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Weil R8 relativ hochohmig ist, wird der Mikrocontroller sicher nicht 
kaputt gehen.

Es kann allerdings passieren, dass von dort aus parasitär versorgt wird 
und nicht korrekt startet.

Ändere deine Schaltung so, dass die absolute maximum Ratings immer 
eingehalten werden. In diesem Fall heißt das: An keinem I/O Pin darf 
Spannung anliegen, bevor die Versorgungsspannung hochgefahren ist.

von Bauform B. (bauformb)


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Sebastian S. schrieb:
> Habe mal einen flüchtigen Blick ins Datenblatt vom BSP542 geworfen.

Vielleicht solltest du es auch mal lesen. Und das vom Relais auch 
gleich, das hat nämlich eine eingebaute Schutzdiode.

> Was sollen denn R5 bzw. R6 in Reihe zum Masseanschluss. Oder sind die
> zum Heizen gedacht?

Das ist die empfohlene Schutzbeschaltung für solche High Side Switches.

Jochen D. schrieb:
> Wenn nun aber der Taster ausgewertet wurde und die Selbsthaltung
> unterbricht, dann kann an Pin1 oder Pin3 weiter Spannung anstehen (immer
> wen ein Lichtstromkreis an ist), d.h. es existiert eine Pinspannung bei
> ausgeschaltetem AVR.
>
> Auf beim Einschalten müsste schon Spannung an Pin7 anliegen bevor der
> AVR startet..

Am Pin7 würde mich das nicht stören, die kleinen AVRs haben doch alle 
noch Schutzdioden? Über die anderen beiden Pins wird allerdings die 
ganze Schaltung dauernd versorgt. Das ist zumindest sehr 
unübersichtlich.
Kannst du die Meldekontakte nicht an die geschalteten 24V hängen? Auch, 
wenn das eine Klemme mehr kostet? Dann sind die Verhältnisse an allen 
drei Pins identisch; beim Einschalten fließt kurzzeitig Strom über die 
Schutzdioden.
Oder du baust einen 74HC4049 dazwischen. Nicht als Pegelwandler und 
nicht als Inverter, sondern nur, damit kein Strom in Eingänge fließt.

von fop (Gast)


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Ich würde einfach 3 NPN-Transistoren in Emitter-Schaltung springen 
lassen, um die 3 Eingangssignale auszuwerten. Die sind ja wohl digital. 
Also wären auch Digitaltransistoren, wie z.B. die MMUN von OnSemi, 
passend. Die haben die Basis Vorwiderstände eingebaut. Und dann am 
Kollektor ein PullUp nach 5V. Und schon taumelt da keine Spannung mehr 
in der Schaltung rum.

von Uwe D. (monkye)


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Bauform B. schrieb:
> Sebastian S. schrieb:
>> Habe mal einen flüchtigen Blick ins Datenblatt vom BSP542 geworfen.
>
> Vielleicht solltest du es auch mal lesen. Und das vom Relais auch
> gleich, das hat nämlich eine eingebaute Schutzdiode.
>
>> Was sollen denn R5 bzw. R6 in Reihe zum Masseanschluss. Oder sind die
>> zum Heizen gedacht?
>
> Das ist die empfohlene Schutzbeschaltung für solche High Side Switches.

Das musst Du mal erklären wo das empfohlen wird. Der BSP452 hat 4 Pins,
da ist die Versorgungsspanng, Masse, der Steuerpin und der Ausgang. Das 
Teil hat intern einen Temperatursensor, eine Strombegrenzung und 
Überspannungserkennung…. Und in der App Note steht davon auch nix.

Also wozu?

von Anja (Gast)


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Uwe D. schrieb:
> Das musst Du mal erklären wo das empfohlen wird.

Siehe Fußnote 10 im Datenblatt. Das ist der Verpolschutz (wie bei fast 
allen PROFETS).

Jochen D. schrieb:
> Ist das problematisch?
Ja.
Abhilfen wurden ja schon genannt. Wobei der CD4050/74HC4050 von Haus aus 
ein nichtinvertierender Pegelwandler ist. Aber auf jeden Fall braucht es 
einen Serienwiderstand falls die Eingangsspannung > 16V (interne 
Z-Diode) werden kann.

Gruß Anja

von (prx) A. K. (prx)


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Bauform B. schrieb:
> Und das vom Relais auch
> gleich, das hat nämlich eine eingebaute Schutzdiode.

Wenn das eine gewöhnliche Si-Diode ist, gerät der Pin trotzdem 
ausserhalb des zulässigen Bereichs.

von Bauform B. (bauformb)


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(prx) A. K. schrieb:
> Bauform B. schrieb:
>> Und das vom Relais auch
>> gleich, das hat nämlich eine eingebaute Schutzdiode.
>
> Wenn das eine gewöhnliche Si-Diode ist, gerät der Pin trotzdem
> ausserhalb des zulässigen Bereichs.

Genau genommen hast du Recht, aber... Normalerweise programmiert man den 
Pin ja als Ausgang und gibt dann High oder Low aus. Bis auf eine winzige 
Lücke leitet also immer einer der Ausgangs-FETs. Das Relais wird dadurch 
mit 42 Ohm (oder so) kurzgeschlossen. Und zwar vom N-Kanal, weil das 
Relais an GND hängt. Deshalb wird der Strom nach GND abgeleitet, was 
traditionell sicherer ist als nach VDD. Sehr geschickt gemacht, diese 
Schaltung.

von Uwe D. (monkye)


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Anja schrieb:
> Uwe D. schrieb:
>> Das musst Du mal erklären wo das empfohlen wird.
>
> Siehe Fußnote 10 im Datenblatt. Das ist der Verpolschutz (wie bei fast
> allen PROFETS).
>
> Jochen D. schrieb:
>> Ist das problematisch?
> Ja.
> Abhilfen wurden ja schon genannt. Wobei der CD4050/74HC4050 von Haus aus
> ein nichtinvertierender Pegelwandler ist. Aber auf jeden Fall braucht es
> einen Serienwiderstand falls die Eingangsspannung > 16V (interne
> Z-Diode) werden kann.
>
> Gruß Anja
Danke Anja:
Das ist grundlegend richtig, kastriert die Schaltung jedoch in Bezug auf 
den maximalen Strom (auf ca. 1/5) und verheizt im EIN-Zustand Energie. 
Kann man machen, finde ich in dem Fall suboptimal.

von A. H. (pluto25)


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Jochen D. schrieb:
> beim Einschalten müsste schon Spannung an Pin7 anliegen
Sicher das Du nicht pin 7 mit pin 1 (Reset) verwechselst?
Es ist kein Problem den Tiny über einen Pin mit Strom zu versorgen. Ohne 
Spannung am Reset wird er jedoch nichts tun. Sollte der Reset (per Fuse) 
als Pin declariert sein würde der Strom nicht reichen das Relas zu 
schalten, daher müste die Software das abfangen.
 `

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Jochen D. schrieb:
> kann an Pin1 oder Pin3 weiter Spannung anstehen l
> Ist das problematisch?

Nein, die 47k Vorwiderstand verhindern einen Schaden, und der 
Spannungszeiler liefert eh nicht mehr als 4.2V wenn die 24V störungsfrei 
sind


Inwieweit ein Reed-Relais zur Selbsthaltung sinnvoll ist, ist grob 
zweifelhaft. Eigentlich sollte der uC immer an einem dauerversorgten 
stromsparenden Spannungsregler hängen (HT7150-3?) und in sleep bleiben 
bis ein Taster gedrückt wird (PinChange Interrupt).

von Flo (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Weil R8 relativ hochohmig ist, wird der Mikrocontroller sicher
> nicht
> kaputt gehen.
>
> Es kann allerdings passieren, dass von dort aus parasitär versorgt wird
> und nicht korrekt startet.
>
> Ändere deine Schaltung so, dass die absolute maximum Ratings immer
> eingehalten werden. In diesem Fall heißt das: An keinem I/O Pin darf
> Spannung anliegen, bevor die Versorgungsspannung hochgefahren ist.

Quatsch mit Soß!

von Bauform B. (bauformb)


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Uwe D. schrieb:
> Anja schrieb:
>> Uwe D. schrieb:
>>> Das musst Du mal erklären wo das empfohlen wird.
>>
>> Siehe Fußnote 10 im Datenblatt. Das ist der Verpolschutz (wie bei fast
>> allen PROFETS).
>> Gruß Anja
> Danke Anja:
> Das ist grundlegend richtig, kastriert die Schaltung jedoch in Bezug auf
> den maximalen Strom (auf ca. 1/5) und verheizt im EIN-Zustand Energie.

Das musst du mal erklären. Verfolge einfach mal den Laststrom.

Und dieser Irrtum, liebe Kinder, ist noch ein Grund, warum wir niemals 
GND schalten sollten...

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Flo schrieb:
> Quatsch mit Soß!

Na dann ist die ganze Diskussion hier ja überflüssig. Gut dass 
wenigstens du den Durchblick hast.

von Uwe D. (monkye)


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Bauform B. schrieb:
> Uwe D. schrieb:
>> Anja schrieb:
>>> Siehe Fußnote 10 im Datenblatt. Das ist der Verpolschutz (wie bei fast
>>> allen PROFETS).
>>> Gruß Anja
>> Das ist grundlegend richtig, kastriert die Schaltung jedoch in Bezug auf
>> den maximalen Strom (auf ca. 1/5) und verheizt im EIN-Zustand Energie.
>
> Das musst du mal erklären. Verfolge einfach mal den Laststrom.
>
> Und dieser Irrtum, liebe Kinder, ist noch ein Grund, warum wir niemals
> GND schalten sollten...

Soll ich Dir die Stelle im Datenblatt auf Seite 1 (Fußnote zum Punkt 
Reverse battery protection) laut vorlesen?

"With resistor RGND=150Ω in GND connection, resistor in series with IN 
connections reverse load currentlimited by connected load."

Und Anja hat ja schon auf Seite 4 hingewiesen:
"Reverse battery  (pin 4 to 2) 10)(not tested, specified by design)"

...und den maximalen Strom bei 24V und 150Ω kannst Du ja selbst 
ausrechnen.

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Uwe D. schrieb:

> Das ist grundlegend richtig, kastriert die Schaltung jedoch in Bezug auf
> den maximalen Strom (auf ca. 1/5) und verheizt im EIN-Zustand Energie.
> Kann man machen, finde ich in dem Fall suboptimal.

Der Strom durch den Ground-Pin beträgt typisch 1 mA, am Widerstand 
fallen also 150 mV ab. Dies ist bei der Ansteuerung mit Logikpegeln zu 
beachten, denn diese beziehen sich auf den Ground-Pin des Bausteins und 
nicht die Schaltungsmasse. Der zusätzliche Energieverbrauch liegt bei 
150 µW.

Auf den Laststrom hat der Widerstand keinerlei Einfluß.

von Uwe D. (monkye)


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Soul E. schrieb:
> Uwe D. schrieb:
>
>> Das ist grundlegend richtig, kastriert die Schaltung jedoch in Bezug auf
>> den maximalen Strom (auf ca. 1/5) und verheizt im EIN-Zustand Energie.
>> Kann man machen, finde ich in dem Fall suboptimal.
>
> Der Strom durch den Ground-Pin beträgt typisch 1 mA, am Widerstand
> fallen also 150 mV ab. Dies ist bei der Ansteuerung mit Logikpegeln zu
> beachten, denn diese beziehen sich auf den Ground-Pin des Bausteins und
> nicht die Schaltungsmasse. Der zusätzliche Energieverbrauch liegt bei
> 150 µW.
>
> Auf den Laststrom hat der Widerstand keinerlei Einfluß.

mea culpa - Du hast recht. Selektive Wahrnehmung, wenn man auf das 
Blockdiagramm starrt und den Ausgang (Source) anders wahrnimmt...

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