Hi, Ich möchte eine kleines PCB designen, mit welchem ich einige Sensoren einlesen kann und LED's dimmen kann. Da ein Touchscreen an meinem Raspberry hängt, und somit die mehrheit meiner GPIO's besetzt sind, möchte ich den PCF8574 und PCA9685 als i2c Expander verwenden. Mit dem PCF8574 kann ich Eingänge lesen und mit dem PCA9685 möchte ich mein LED-Strip dimmen. Ich kenne mich damit nicht allzu gut aus, jedoch weiss ich, dass es sinnvoll wäre, meine Elektronik vor elektrostatischer Entladung zu schützen. Anscheinend sollen 10kV Entladespannung nicht unüblich sein. Wie schütze ich meine Geräte und welche geräte muss ich schützen? Habe gehört, dass mittels einfachen Massnahmen schon viel getan ist. Habe bei den I2C-Treibern im Datenblatt eine angabe von 2kV ESD-SPannungsfestigkeit gelesen, was ja deutlich unter der Spannung liegt, welche ein Mensch/möglicher Blitzeinschlag der elektronik abgeben kann. Mich würde vor allem interessieren, welche Bauteile üblicherweise geschützt sind, warum diese geschützt werden müssen und wie diese Bauteile geschützt werden müssen. Ist zum grossteil auch einfach persönliches interesse, da meine elektronik ja nur für den hobbygebrauch zuhause gedacht ist. Ich freue mich über einige interessante Antworten, vielen Dank
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ambaum schrieb: > Wie schütze ich meine Geräte und welche Geräte muss ich schützen? Dazu muss man erst einmal wissen, wo vor genau du sie schützen willst, und wie viel es kosten darf. 100% Schutz gibt es nicht. Aber für viel Geld ist viel Schutz zu haben. Doch niemand möchte Geld verschwenden. Dann braucht man die Schaltungsunterlagen deiner Geräte, sowie Informationen zum mechanischen Aufbau (Stecker, Gehäuse, etc). Und man braucht Informationen über den Aufstellort, um darauf Abzuleiten mit welchem Risiko welche Störungen zu erwarten sind. Auf jeden Fall gibt es dazu eigene Fachbücher uns sogar eine Fachfirmen die beraten und testen. Man kann das nicht mal weben schnell im Rahmen einer Diskussion vermitteln. > Habe bei den I2C-Treibern im Datenblatt eine Angabe von 2kV > ESD-SPannungsfestigkeit gelesen Da würde ich nochmal genau hinschauen. Die "Absolute Maximum Ratings" dürfen niemals (egal wie kurz) überschritten werden. Will sagen: Wenn du 2kV an zwei Pins anlegst, geht das IC garantiert sofort kaputt. Es geht auch bei 20V schon sofort kaputt. Im Fall von ESD beziehen sich die Angaben immer auf eine gewisse (sehr geringe) Energiemenge in Kombination mit einem hohen Quellwiderstand. Wenn du dir einen Polyester-Pulli über frisch gewaschene Haare ziehst und dann direkt einen Pin von einem IC anfasst, macht es "Fitsch" und er ist mit einer hoher Wahrscheinlichkeit kaputt.
Beim Raspi bekommst du andere Probleme. Die Störungen verurachen Systemabstürze. Am empfindlichsten ist das USB. Schon alleine 50m Kabel an den GPIOs bringen die Treiber durcheinander. Defekte Hardware durch statische kV sind nicht so das große Problem. Ich schlage vor, ignoriere ESP zunächst mal. Baue einen Prototypen auf Lochrasterplatine. Nach einem Jahr siehst du dann, ob die ESD Probleme zu nerfig werden.
ambaum schrieb: > welche Bauteile üblicherweise geschützt sind, Halbleiter. Besonders kritisch kleine MOSFETs. Halbkritisch CMOS ICs. Wenn von einem Pin eine Spanningsdifferenz grösser x gegenüber Masse auftreten kann ist es gefährdet. Wenn der Pin abgeblockt wird gegen Masse, z.B. über die bekannten 100nF, geht der ESD Impuls in den Kondensator und gefährdet das Bauteil nich weiter. Leider geht das nur bei Versorgungsspannungsanschlüssen. Liegen vor dem Pin grössere Widerstande (z.B. 100k) sind die Pins auch geschützt, zumindest wenn sie Eingangsschutzdioden haben. Das geht aber nur an Eingängen. MOSFETs sind geschützt, wenn an ihrem Gate höhere Spannungen verhindert werden, durch eine Z-Diode zum Source oder weil sie an einem IC Ausgang hängen Ein Ausgang ist deutlich niederohmiger und damit unempfindlicher, aber gehen einen direkten Treffer auch nicht gefeit. Wenn dem Ausgang was nachgeschaltet ist, z.B. ein Transistor, ist er aber nicht betroffen. LED Treiber haben oft eine ESD Robustheit im Datenblatt genannt.
ambaum schrieb: > Mich würde vor allem interessieren, welche Bauteile üblicherweise > geschützt sind, warum diese geschützt werden müssen und wie diese > Bauteile geschützt werden müssen. Ist zum grossteil auch einfach > persönliches interesse, da meine elektronik ja nur für den hobbygebrauch > zuhause gedacht ist. Im Hobbybereich brauchst du dir keinen Kopf machen. Auch C-MOS Bauteile sind ausreichend geschützt. Bis auf ganz wenig Ausnahmen. Die du erst mal nicht hast.
ambaum schrieb: > was ja deutlich unter der Spannung > liegt, welche ein Mensch/möglicher Blitzeinschlag der elektronik abgeben > kann. Täusch dich mal nicht. 2kV hat man schnell zusammen, gerade bei hohen Eingangswiderständen.
Aber nur, wenn man in seiner Bastelbude Kunstfaserteppich, Rollsessel, Kunstfaserklamotten, Plasteschuhe hat. Und dazu übertriebene Reinlichkeit. An einem versifften Bastelplatz und ungewaschenen Haaren hat ESD keine Chance :-)
michael_ schrieb: > An einem versifften Bastelplatz und ungewaschenen Haaren hat ESD keine > Chance Bei den aktuellen hohen Temperaturen bildet sich am Körper zusätzlich ein dicker Schweißfilm, der die Kleidung gleichmäßig durchtränkt und sämtliche elektrostatische Aufladungen zuverlässig ableitet 🥵
Ein entscheidender Faktor für statische Aufladungen ist die Luftfeuchtigkeit. Im Sommer bei 60% entstehen relativ wenig Funken. In der Heizungsperiode trocknet die Luft mehr aus und statische Aufladungen kommen häufiger vor. Ungeschützte MOS-Eingänge sind die problematischsten Fälle. Schon ein Blatt Papier auf dem Schreibtisch bewegt, erzeugt eine messbare statische Aufladung. Schlimmer noch sind synthetische Textilien und Stühle. Deswegen ist bei bestimmten Arbeiten ein Antistatikband am Handgelenk recht nützlich, da die Folgen statischer Aufladungen nicht immer sofort zu erkennen sind.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Dann braucht man die Schaltungsunterlagen deiner Geräte, sowie > Informationen zum mechanischen Aufbau (Stecker, Gehäuse, etc). > Und man braucht Informationen über den Aufstellort, um darauf Abzuleiten > mit welchem Risiko welche Störungen zu erwarten sind. Dann benötigen wir hier noch den Längen- und Breitengrad, bzw. Postleitzahl, Ort und die Straße mit Hausnummer von dem Ort des Geschehens. Da jeder Ort sehr speziel sein kann.
ambaum schrieb: > Mich würde vor allem interessieren, welche Bauteile üblicherweise > geschützt sind, Beispiel BF964 https://www.alldatasheetde.com/datasheet-pdf/pdf/26196/VISHAY/BF964.html Wie viele mir davon bereits beim Herausnehmen aus dem Antistatikgummi und Einlöten kaputtgegangen sind, kann ich garnicht aufzählen. ESD-Arbeitsplatz-Ausstattung und ESD-Band absolut crucial. ciao gustav
> Welche Elektronischen Bauteile müssen vor ESD geschützt werden?
Im professionellen Bereich praktisch alle. Auch in den Datenblättern von
SMD-Widerständen sind ESD-Angaben drin, hauptsächlich für die
Verarbeitung.
ambaum schrieb: > Anscheinend sollen 10kV Entladespannung nicht unüblich sein. Korrekt. Siehe https://de.wikipedia.org/wiki/ESD-Simulationsmodelle ambaum schrieb: > Wie schütze ich meine Geräte und welche geräte muss ich schützen? Habe > gehört, dass mittels einfachen Massnahmen schon viel getan ist. Transient Voltage Suppressor (TVS) Dioden an Ein- und Ausgängen. https://de.wikipedia.org/wiki/Suppressordiode Bzw. halt überall dort, wo eine Elektrostatische Entladung (englisch ESD) stattfinden kann. Wenn du ein Gehäuse um deine PCB haben wirst, sind das eben typischerweise alle nach außen verfügbare Ein- und Ausgängen. ambaum schrieb: > Mich würde vor allem interessieren, welche Bauteile üblicherweise > geschützt sind, Alle, die nicht durch ESD in Mitleidenschaft gezogen werden sollen. Welche bei z.B. 10mJ oder auch einfach der Spannung von 10kV wie beim HBM zerstört oder auch nur geschädigt werden, steht in den entsprechenden Datenblättern. Ein bedrahteter 1k Widerstand geht dadurch nicht kaputt, ein einfacher Transistor schon. Viel Erfolg!
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