Hallo, da ich mir vor einer Weile mal µC-Eingänge mit längeren Labeln (mit Taster am Ende) zerschossen habe, habe ich mich ein wenig mit Schutzschaltungen beschäftigt. Eine einfache Schaltung besteht aus einem Widerstand (zur Strombegrenzung) in Reihe vor dem Eingang und eine Zener-Diode (zur Spannungsbegrenzung) zwischen Eingang und Masse (https://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode#/media/Datei:Spannungsbegrenzung.png). Dann habe ich noch den Tipp bekommen, mir dazu mal TVS-Dioden anzuschauen. Dazu finde ich die verschiedensten Schaltungen. Die einfachste (https://www.digikey.be/de/articles/design-in-tvs-diode-protection-enhance-can-bus-reliability, 2. Abbildung), ist bis auf die Art der Diode identisch mit der einfachen Schaltung mit der Zener-Diode aus Wikipedia. Taugt die Schaltung für meinen Zweck? Sollte ich Zener- oder lieber TSV-Dioden dafür nehmen? Und warum bzw. was ist der Unterschied der beiden? Vielen Dank, Michael. [Mod: Überschrift korrigiert]
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TVS sind impulsfester als normale Z-Dioden.
Ein Unterschied: Im Datenblatt einer TVS Diode findest du die Angaben, die du für die ESD Berechnungen brauchst. Im Datenblatt einer Zenerdiode findest du die Diagramme, die du für die Berechnung der Ausgangsspannung brauchst. Ein Ingenieur will halt die ESD Festigkeit berechnen und nimmt ein Bauteil, für das er die nötigen Daten findet.
Michael W. schrieb: > Eine einfache Schaltung besteht aus einem Widerstand (zur > Strombegrenzung) in Reihe vor dem Eingang und eine Zener-Diode (zur > Spannungsbegrenzung) zwischen Eingang und Masse > (https://de.wikipedia.org/wiki/Z-Diode#/media/Datei:Spannungsbegrenzung.png). Jain. > 2. Abbildung), ist bis auf die Art der Diode identisch mit der einfachen > Schaltung mit der Zener-Diode aus Wikipedia. Ist sie auch. > Taugt die Schaltung für meinen Zweck? Sollte ich Zener- oder lieber > TSV-Dioden dafür nehmen? Und warum bzw. was ist der Unterschied der > beiden? TVS Dioden vertragen deutlich höhere Pulsströme. Aber ganz so einfach ist es nicht. Die Schaltung oben haben bei 5 oder gar 3,3V das Problem, daß die TVS bei so kleinen Spannung nicht wirklich schützen kann. Also macht man es anders. Die TVS kommt direkt an den Eingang, danach der Widerstand. Das reicht für viele Anwendungen. Denn in praktisch jedem IC sind Klemmdioden drin, welche die Spannung am Eingang > VCC oder < GND begrenzen, WENN davor eine Strombegrenzung liegt, hier der Widerstand. Die TVS begrenzt auf sagen wir 10V, der Widerstand den Strom auf (10V-VCC)/R. Wer trotzdem noch mehr Sicherheit haben will, packt noch extra Klemmdioden vom Signal nach VCC bzw. GND, vorzugsweise Schottky.
Vielen Dank, das hilft sehr weiter. Leider gibt es auch Unterschiede bei der Verfügbarkeit, insbesondere bei Durchsteck-Bauteilen. Zener-Dioden gibt es mit allen möglichen Spannungen, ich hab mal 3.7V ausgewählt für meinen 3V3 Eingang. TVS finde ich leider nur als SMD in der Größenordnung. Ich suche noch ein wenig, sonst muss es zur Not auch die Zener tun. Ist die einfache Schaltung (Widerstand + Diode) generell brauchbar für den Zweck?
Michael W. schrieb: > Zener-Dioden gibt es mit allen möglichen > Spannungen, ich hab mal 3.7V ausgewählt für meinen 3V3 Eingang. Irrtum. Die schützt NICHT wirklich! Schau dir mal an, wieviel Strom fließen muss, damit die 3,7V Durchbruchsspannung hat. > TVS > finde ich leider nur als SMD in der Größenordnung. Also willst du THT verbauen? P6KE ist eine verbreitete Serie. > Ist die einfache Schaltung (Widerstand + Diode) generell brauchbar für > den Zweck? Nein. Siehe oben.
Michael W. schrieb: > Zener-Diode / Supressor-Diode Eine Zener-Diode gibt es nur bis ca. 5V, darüber überwiegt der Avalanche-Effekt und das Ding heißt Z-Diode. Das hat Clarence Zener selbst so vorgeschlagen: https://de.wikipedia.org/wiki/Zener-Effekt > Sollte ich Zener- oder lieber TSV-Dioden dafür nehmen? Ich nehme weder das eine noch das andere, sondern einen Serienwiderstand und eine Klemmschaltung aus Dioden.
1 | ---o------o--- Vcc |
2 | | | |
3 | 1k - |
4 | | ^ BAV99W |
5 | | | |
6 | .---100R--o------o-------10k-- dig.Eingang |
7 | verdrillte lange Leitung | | | |
8 | .--- --- --- --- --' === - |
9 | \ X x x X 100n | ^ |
10 | '--- --- --- --- --. | | |
11 | '---------o------o------- |
12 | | |
13 | GND |
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Ich würde mich sehr über eine kurze Erklärung freuen, wie die arbeitet :-)
Angehängte Dateien:
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Eingangsschutz.png
1,5 KB
Lothar M. schrieb: > ---o------o--- Vcc > | | > 1k - > | ^ BAV99W > | | > .---100R--o------o-------10k-- dig.Eingang > verdrillte lange Leitung | | | > .--- --- --- --- --' === - > \ X x x X 100n | ^ > '--- --- --- --- --. | | > '---------o------o------- > | > GND FALSCH! Auch MIT Schutzwiderstand! Eher so. Siehe Anhang. D2 ist optional für die ganz Ängstlichen.
Wenn man bei Falk B. noch direkt am Eingang einen kleinen Kerko setzt, kommt man leichter durch die ESD Prüfung. Dieser bildet mit dem Kondensator in der ESD Pistole einen kapazitiven Spannungsteiler. Sollte einen Wert zwischen 100p und 1n haben.
Der Falk wird sich auch ohne Diode wehren, wenn Du ihm mit der ESD-Pistole "auf den Eingang rückst"
Fred R. schrieb: > Wenn man bei Falk B. noch direkt am Eingang einen kleinen Kerko setzt, > kommt man leichter durch die ESD Prüfung. > Dieser bildet mit dem Kondensator in der ESD Pistole einen kapazitiven > Spannungsteiler. Wirklich? Die ESD-Pistole ist KEIN reiner Kondensator, da ist noch ein pulsfester Widerstand von ich glaub 330 Ohm in Reihe.
Falk B. schrieb: > FALSCH! Auch MIT Schutzwiderstand! Was ist denn deiner Meinung nach daran falsch? > Eher so. Kann man auch machen, aber dann kann es passieren, dass die Schutzdiode im µC vor den D1 bzw. D2 klemmt. Dank des R2 ist das aber nicht weiter schlimm, das kann der µC ab...
Lothar M. schrieb: >> FALSCH! Auch MIT Schutzwiderstand! > Was ist denn deiner Meinung nach daran falsch? 1.) Du brauchst die 100 Ohm, um deinen Tasterkontakt nicht zu grillen. 2.) Wenn WIRKLICH mal ESD oder auch nur "sanfter" Störpulse einkoppeln, zerreißt es den 100 Ohm Widerstand, es sei denn, das ist ein pulsfester Spezialtyp. 3.) Du hast keine sinnvolle Entprellung, zumindest nur in eine Richtung. Und die auch eher "hochfrequent" weil dein Pull-Up niederohmig ist. Ist bei meiner Schaltung entkoppelt. 4.) Deine Diode ist mehr oder minder durch Störpulse von außen gefährdet. OK, da sind noch 100nF, die meistens die Situation retten. 5.) Der OP wollte was zum Thema TVS-Dioden lernen.
Lothar M. schrieb: >> Eher so. > Kann man auch machen, aber dann kann es passieren, dass die Schutzdiode > im µC vor den D1 bzw. D2 klemmt. Dank des R2 ist das aber nicht weiter > schlimm, das kann der µC ab... GANZ große Paranoiker nehmen für D2 eine BAT54S. Auch du?
Beitrag #7277909 wurde von einem Moderator gelöscht.
Moin, ich bin mit meinen Überlegungen inzwischen noch weiter und denke drüber nach, über meine Verkabelung gleich einen Bus zu legen, statt "einfache" Schalter (Topic Beitrag "Bus für "wilde" Topologie, Multi-Master, Open Source, wenig Daten"). Sehe ich das richtig, dass sich mit den Transceivers (z.B. CAN, SN65HVD230) das Thema ESD/Überspannungsschutz auch gleich erledigt hat, weil bereits enthalten? Viele Grüße, Michael.
Michael W. schrieb: > Sehe ich das richtig, dass sich mit den Transceivers (z.B. CAN, > SN65HVD230) das Thema ESD/Überspannungsschutz auch gleich erledigt hat, > weil bereits enthalten? Wenn du Würth fragst, dann kann man da durchaus noch Teile ranbauen: * https://www.we-online.com/de/components/applicationguide/can Allerdings gibt es auch recht robuste CAN Transceiver wie den LTC2875 und den MAX33012E, die man schon mal direkt in die Natur entlassen kann.
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