Analog Eingang - Automotive

[Max M. (max90)]

Hallo!,

ich möchte mir eine Schaltung bauen, die einen 0-5V analog Sensor im KFZ 
Bereich auswerten soll. Ich habe mir dazu die im Anhang hinterlegte 
Schaltung überlegt. Diese soll ESD Pulse und auch Fehler durch 
Kurzschluss nach GND und 12V überstehen. Ich habe mir dazu folgendes 
überlegt:
Der Kondensator "C4" soll ESD Pulse dämpfen und die Clamping Diode D3 
unterstützen - Strombegrenzung über R9. D2 limitiert die Spannung und 
soll auch bei fehlender Versorgungsspannung sicherstellen das keine 
Überspannung auftreten kann. Der OPV U6 wird als Spannungsfolger 
eingesetzt und greift mir den Sensorausgang hochohmig ab. Der 
Spannungsteiler R10/R11 am belastbaren OPV Ausgang teilt mir die 
Spannung passend für den ADC.

Würde die Schaltung so passen?
Kann es durch den Kondensator C4 am Eingang zu Problemen kommen? 
Beschädigung des Sensors durch einen "Anlaufstrom" / Ladung des Cs?

Bin für jeden Tipp dankbar!

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Max M. schrieb:
> Der OPV U6 wird als Spannungsfolger
> eingesetzt und greift mir den Sensorausgang hochohmig ab.

Wobei der Eingangswiderstand grundsätzlich durch R8 bestimmt wird.

mfg

[Christian L. (cyan)]

Schottky Dioden als Überspannungsableiter würde ich vermeiden. Schottky 
Dioden haben hohe Leckströme - erst recht bei höheren Temperaturen, wie 
sie im Auto, je nach Einbauort, schon einmal vorkommen. Bei hohen 
Temperaturen ziehst du dir da nur einen unnötigen Offset mit rein. Wenn 
der MCP6002 sogar interne Dioden nach V+ und Masse hätte und nicht nur 
nach Masse, dann könnte man diese auch direkt nutzen. Dann müsste man 
nur noch den Widerstand R9 passend dimensionieren.
Ist D2 wirklich nötig? Was hängt sonst noch alles an den 5V? Wenn die 
Gesamtschaltung mehr Strom verbraucht, als durch R9 in die Versorgung 
fließen kann, dann kann die +5V auch nicht ansteigen.

[Vanye R. (vanye_rijan)]

> Der Kondensator "C4" soll ESD Pulse dämpfen

Ich vermute mal wenn du da einen Burst drauf haust dann springt
der von der Platine. :) 100V reicht nicht und da sollte ein
Widerstand davor der den Strom begrenzt wenn der Kondensator
leitet.

Vanye

[Florian L. (muut)]

Automobiler sparen sich den opamp und die Klemmdioden und nutzen die 
spezifizierten Dioden im Controller. Typische Controller sind da Recht 
robust.
Kostet ja schließlich alles Geld.

[Max M. (max90)]

>Wobei der Eingangswiderstand grundsätzlich durch R8 bestimmt wird.

Ja stimmt - Wurde absichtlich hochohmig ausgelegt und soll als Pull-Down 
fungieren

>Schottky Dioden als Überspannungsableiter würde ich vermeiden

Man möchte ja eine möglichst kleine Vorwärtsspannung - Die BAS40 hat 
gerade mal 200nA Leckstrom bei 75°C und 10V. Das wären bei 10k 
Eingangswiderstand 2mV Offset. Ich denke das kann man bei einen 12Bit 
ADC mit einer Referenzspannung von 4096mV vernachlässigen. Bin aber für 
bessere Lösungsvorschläge offen.

>Ich vermute mal wenn du da einen Burst drauf haust dann springt der von der 
Platine.

Wenn der Kondensator hinter dem Widerstand sitzt - Geht mir da nicht der 
Widerstand durch einen ESD Puls defekt? Der ESD Puls soll "geschluckt" 
werden und die 100V nie erreicht werden.

[Motopick (motopick)]

> Geht mir da nicht der Widerstand durch einen ESD Puls defekt?

Das haengt wohl vom Energieinhalt des Bursts ab.
Man sollte vielleicht nicht gerade die kleinste Bauform waehlen.

[Florian L. (muut)]

Hier muss man genau schauen was benötigt wird. Ein Burst ist 
typischerweise eine Netzstörung mit viel Energie, der im Automotive 
meist nicht gefordert ist.
Bei vielen Automotive Firmen reichen esd-handling Tests und Schutz gegen 
"leichtere" störungen.

Esd kann einfach mit einem Kondensator erschlagen werden. Typische esd 
Werte sind 2pF und Serienwiderstand für das HBM. Wenn diese Ladung in 
1nF umgeladen wird bleibt nicht viel Spannung stehen.

[Dieter W. (dds5)]

Florian L. schrieb:
> Hier muss man genau schauen was benötigt wird. Ein Burst ist
> typischerweise eine Netzstörung mit viel Energie, der im Automotive
> meist nicht gefordert ist.

Die enrgiereiche Störung war doch imho Surge und Burst ist eine Reihe 
von schnellen aber eher energiearmen Impulsen.

[Peter D. (peda)]

Max M. schrieb:
> die einen 0-5V analog Sensor im KFZ
> Bereich auswerten soll.

0-5V wird nicht funktionieren.
Der MCP6002 kann max bis 25mV an die Rails. Also kannst Du nur 
25mV..4,975V damit messen.

[Andrew T. (marsufant)]

Max M. schrieb:
> Wenn der Kondensator hinter dem Widerstand sitzt - Geht mir da nicht der
> Widerstand durch einen ESD Puls defekt? Der ESD Puls soll "geschluckt"
> werden und die 100V nie erreicht werden.

Eben deshalb gehört der 22nF direkt an den Eingangspin des PCB, damit 
der Puls garnicht erst quer durch Deine Schaltung vagabundiert.

0603, 22nF und flexsafe OK.

massefläche passend wählen.

Da deine Schaltung nicht "allein" im Fahrzeug ist, schlucken die übrigen 
Geräte auch einiges vom Puls.
Eben das ist üblich im Kfz.

[Rick (rick)]

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.23

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