Absichern 74HCT

Ben K. OP #7517807
Lesenswert?
• ▲
▼

Hallo,

ich nutze einen 74HCT125 von Nexperia (Datasheet im Anhang) als Pegelwandler von 3,3V auf 5V. Auf der 5V Seite kann ein Motortreiber angeschlossen werden. Neben einem PWM Signal (<50KHz) wird noch motor enable signal übertragen. Ich möchte das Board irgendwann als open source veröffentlichen und kann deshalb nicht mit Gewissheit sagen welcher Motortreiber angeschlossen wird. Viele nutzen das typische China BTS7960 Modul und dieses scheint nicht sonderlich Zuverlässig zu sein. Ich frage mich nun im Moment wie ich den 74HCT125 am besten absichere, da ich nicht weiß wie ein hochgegangenes BTS7960 Modul reagiert und welche Ströme, Störimpulse etc. in einem solchen Fall unerwartet meine Platine treffen können. Motoren die daran betrieben werden sind im Rahmen 12V-24V mit 10-30A zu erwarten.

Meine bisherige Schematic ist im Anhang (pcb_schematic.png) zu finden. Da der 74HCT125 bereits clamping Dioden an Board hat (max. 20ma?) habe ich noch einen Widerstand in Serie an jeden Ausgang gemacht. Nach meiner Berechnung (in der Schematic sind noch 2,2k Widerstände):

30V - 5V - 0.7V / 0,002A = 12KOhm

Zum einen: Ist diese Berechnung so richtig? Sind 25KOhm zu groß für ein PWM Signal mit max. 50KHz? Die Wattzahl dieser Widerstände müsste dann:

30V * 0,002A = 60mA

betragen?

Macht es Sinn in einem solchen Fall den 74HCT so abzusichern? Ist dies nötig? Gibt es bessere Methoden (Umfang/Nutzen)? Macht vielleicht eine TVS Diode hier pro Eingang Sinn? Externe clamping Dioden (z.B. BAT54S)? Eine Z-Diode?

Ich bin kein Profi und würde mich wirklich sehr über konstruktive Vorschläge freuen. :-)

Mit freundlichen Grüßen,

Ben

Angehängte Dateien:
Antwort Zitieren Bearbeiten Thread verschieben Thread sperren Anmeldepflicht aktivieren Anpinnen Thread löschen Thread mit anderem zusammenführen Beitrag melden
Stefan F. Gast #7517814
Lesenswert?
• ▲
▼

Ben K. schrieb:

Macht es Sinn in einem solchen Fall den 74HCT so abzusichern?

Egal wie aufwendig du den Schutz gestaltest, es wird immer Leute geben, die den Chip trotzdem kaputt machen. Außerdem: Willst du wirklich möglichst wenige davon verkaufen müssen?

Ist dies nötig?

Nein

Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Falk B. #7517815
Lesenswert?
• ▲
▼

Ben K. schrieb:

Meine bisherige Schematic ist im Anhang (pcb_schematic.png) zu finden.

Nicht sonderlich brauchbar, denn damit hat man einen ziemlich hohen Ausgangswiderstand.

Da der 74HCT125 bereits clamping Dioden an Board hat (max. 20ma?) habe ich noch einen Widerstand in Serie an jeden Ausgang gemacht. Nach meiner Berechnung (in der Schematic sind noch 2,2k Widerstände):

30V - 5V - 0.7V / 0,002A = 12KOhm

Zum einen: Ist diese Berechnung so richtig?

Du hast mit 2mA gerechnet.

Sind 25KOhm zu groß für ein PWM Signal mit max. 50KHz?

Ja.

Die Wattzahl dieser Widerstände müsste dann:

30V * 0,002A = 60mA

Nö. V*A = W

Macht es Sinn in einem solchen Fall den 74HCT so abzusichern? Ist dies nötig?

Meist nicht. Pack das Ding in einen Sockel und gut.

Gibt es bessere Methoden (Umfang/Nutzen)? Macht vielleicht eine TVS Diode hier pro Eingang Sinn?

Jain.

Externe clamping Dioden (z.B. BAT54S)?

Das ist das Mittel der Wahl! Je eine Diode nach GND, eine nach VCC. Aber an VCC muss dann ein fette Z-Diode ran, damit im Fehlerfall VCC nicht hochgezogen werden kann. Wenn man es besser machen will, erzeugt man mittels Vorwiderstand von ein paar hundert Ohm eine getrennte Klemmspannung, dort dann die Suppressordiode ran. Siehe Anhang.

Eine Z-Diode?

Geht auch, hat aber Nachteile.

Angehängte Dateien:
Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Lothar M. Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #7517818
Lesenswert?
• ▲
▼

Ben K. schrieb:

Sind 25KOhm zu groß für ein PWM Signal mit max. 50KHz?

Ja eindeutig, viel zu viel. Schon aus EMV-Sicht sollte die Verbindung zum Motortreiber hinreichen niederohmig sein (sonst funkt sich ja eher der Motorausgang in seinen eigenen Eingang). Alles über 1k ist zu viel. Und das wären im Fehlerfall bis zu fast 40mA pro Pin. Fazit: kein grüner Zweig in Sicht.

Ist dies nötig?

Im Zweifelsfall ist ein 74xx genauso ein Cent-Artikel und genauso schnell getauscht wie 4 Widerstände. Wenn, dann würde ich den µC mit Serienwiderständen schützen.

Macht es Sinn in einem solchen Fall den 74HCT so abzusichern?

Nein, weil im Fehlerfall die Widerstände durchbrennen, wenn sie hinreichend niederohmig sind.

Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Irgend W. (Firma: egal) #7517819
Lesenswert?
• ▲
▼

Ben K. schrieb:

um einen: Ist diese Berechnung so richtig? Sind 25KOhm zu groß für ein PWM Signal mit max. 50KHz?

Du rechnest nur statisch. Viel interessanter ist der dynamische Anteil, der durch das dauernde umladen der Kapazitäten entsteht. Rechne also mal aus wie lange das Umladen von Lo nach Hi und Hi nach Lo dauert und ob dir die Flankensteilheit dann überhaupt noch reicht.

Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Ben K. OP #7518365
Lesenswert?
• ▲
▼

Falk B. schrieb:

Externe clamping Dioden (z.B. BAT54S)?

Das ist das Mittel der Wahl! Je eine Diode nach GND, eine nach VCC. Aber an VCC muss dann ein fette Z-Diode ran, damit im Fehlerfall VCC nicht hochgezogen werden kann. Wenn man es besser machen will, erzeugt man mittels Vorwiderstand von ein paar hundert Ohm eine getrennte Klemmspannung, dort dann die Suppressordiode ran. Siehe Anhang.

Fehlt im Schaltplan im Anhang nicht noch ein Widerstand in der abzusichernden Leitung? Oder reicht hier der Widerstand der Leitung an sich? Und falls dieser fehlt, wird er wahrscheinlich direkt abrauchen, oder? Henne/Ei Problem? :-?

Mit freundlichen Grüßen,

Ben

Antwort Zitieren Bearbeiten Löschen Beitrag melden
Thread beobachten

Antwort schreiben

Bitte melde dich an, um einen Beitrag zu schreiben.

Bestehender Account

oder

Mit Google-Account einloggen

Noch kein Account?

Die Registrierung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.

Jetzt registrieren