Pins von MCU schützen

garnicht, Optokoppler zwischenhämmern

Dirk F. schrieb:

wir haben ein Gerät, bei dem 3,3 V Pins einer MCU direkt auf eine Steckerleist ans Gehäuse gehen.

Was meinst du mit "3,3 V Pins"? Sind das GPIO-Pins oder Versorgungsspannungen?

Wie würdet ihr diese Pins gegen ESD schützen ?

Das kommt drauf an, welche Funktion die Pins im Betrieb haben und was für Signale darüber laufen.

Rainer W. schrieb:

Was meinst du mit "3,3 V Pins"? Sind das GPIO-Pins oder Versorgungsspannungen?

Wie würdet ihr diese Pins gegen ESD schützen ?

Das kommt drauf an, welche Funktion die Pins im Betrieb haben und was für Signale darüber laufen.

Ja, 3,3 V GPIOs. Sie dienen zur Kommunikation zwischen 2 MCUs.

Dirk F. schrieb:

dienen zur Kommunikation zwischen 2 MCUs.

Welche Länge? Welche Art von Kommunikation?

Dirk F. schrieb:

Ja, 3,3 V GPIOs. Sie dienen zur Kommunikation zwischen 2 MCUs.

Und wie schnell sind die Signale?

Bei 9600er UART kannst Du anders schützen als wenn das 50 MBit SPI ist.

Ich vermute mal, es handelt sich um einen 3.3V UART.

Dann würde ich von außen nach innen:

• Vorwiderstand ca 100 Ohm zur Strombegrenzung
• danach TVS-Diode gegen GND
• und optional noch ein Logikgatter (ich nehme gerne einen 74LVC2G241 für einen UART) dahinter.

Idee ist: So ein 8-Pinner ist billiger und einfacher zu wechseln als ein 176-Pin Mikrocontroller.

Hängt natürlich immer von den konkreten Umständen ab.

fchk

Frank K. schrieb:

Dann würde ich von außen nach innen:

Vorwiderstand ca 100 Ohm zur Strombegrenzung danach TVS-Diode gegen GND und optional noch ein Logikgatter (ich nehme gerne einen 74LVC2G241 für einen UART) dahinter.

Die TVS gehört direkt aussen an die Pins. Denn wenn da eine ESD-Entladung mit 1kV kommt, dann springt die glatt über den Widerstand drüber.

Ausserdem hilft eine TVS am µC-Pin nicht viel, weil dessen Schutzdioden schon lange leiten, bis die TVS-Diode mal loslegt.

Wenn aber die TVS-Diode die Spannung am Steckerpin auf 20V begrenzt, dann kann der Serienwiderstand zusammen mit dem Kondensator und den Schutzdioden im µC tatsächlich was bewirken. Mein erster Ansatz mit den bisher gegebenen Informationen wäre also sowas:

1

           ____ R

2

uC ---o---|____|------o-- Stecker

3

      |               |

4

     === C            -

5

      |               ^ TVS

6

      |               |

7

GND --o---------------o--

Über R und C müssen wir nach Beantwortung meiner obigen Fragen nochmal reden...

Und noch eine Frage: wogegen soll eigentlich geschützt werden? Berührung oder Störeinkopplung oder beides?

Lothar M. schrieb:

Welche Länge? Welche Art von Kommunikation?

1 MHz SPI

Lothar M. schrieb:

Und noch eine Frage: wogegen soll eigentlich geschützt werden? Berührung oder Störeinkopplung oder beides?

Tja, wir haben seltsame hohe Ausfälle in der Serienproduktion. Wahrscheinlich nach der Hochspannungsprüfung des Gerätes. Die Pins hängen dann frei in der Luft, da beide Module einzeln getestet werden.

Dirk F. schrieb:

Welche Länge?

ca. 100 mm

Dirk F. schrieb:

Tja, wir haben seltsame hohe Ausfälle in der Serienproduktion. Wahrscheinlich nach der Hochspannungsprüfung des Gerätes. Die Pins hängen dann frei in der Luft, da beide Module einzeln getestet werden.

Wenn schon so "brutale" Prüfmethoden von den Regulierungbehörden verlangt werden, dann hätte ich die Idee mit den Dummy-Plugs entgegenzuhalten, die während der Prüfung zeitweise aufgesteckt werden als Busabschluss.
Die Geräte sind ja im ordnungsgemäßen Betrieb korrekt mit der erforderlichen Anzahl der Leiterplatten bestückt, laufen im Betrieb auch nicht solo, so dass die Dummy-Plugs keine Verfälschung des Prüfergebnisses erwarten lassen. Diese simulieren dann nur die Verbindung zur anderen Baugruppe.

ciao
gustav

Ich würde alle fristlos feuern, die mit diesem Produkt etwas zu tun hatten.

Edith: fristlos ergänzt.

Karl B. schrieb:

Prüfung zeitweise aufgesteckt werden als Busabschluss.

Ja genau. Bei der HV Prüfung werden ja alle elektrischen Anschlüsse gebrückt und an einen Pol der HV Spannung angeschlossen. Der ander Pol an PE. Nur sind aktuell die Pins der Busverbindung nicht mit gebrückt worden und fangen sich so wohl Stötungen ein. Also der Plan ist, alle Buspins zu brücken und mit den anderen Pins bei der HV Prüfung zu verbinden.

Lothar M. schrieb:

Und noch eine Frage: wogegen soll eigentlich geschützt werden? Berührung oder Störeinkopplung oder beides?

Dirk F. schrieb:

Wie würdet ihr diese Pins gegen ESD schützen ?

ESD steht für electrostatic discharge. Bei übliche ESD-Testpulse fließen Ströme im zweistelligen Ampere-Bereich, Anstieg typ. 1ns, Dauer des "langsamen" Pulses unter 100ns.

Cartman E. schrieb:

Ich würde alle fristlos feuern, die mit diesem Produkt etwas zu tun hatten. Edith: fristlos ergänzt.

Zum Glück bist du kein Unternehmer und hast auch so nix zu sagen.

Zum Thema:

Man kann natürlich, wie schon empfohlen, die Pins schützen. Eine andere Idee wäre es, erstmal den "Fehler" zu suchen und zu analysieren. Die bisherige Beschreibung klingt für mich auch so, als würde nicht jede BG diesen Tod sterben, was mir sagt, dass der eigentlich Fehler noch nicht verstanden wurde und sowas ist immer schlecht.

Dirk F. schrieb:

Die Pins hängen dann frei in der Luft

Wenn das das Problem verursacht, könnten schon Pull-Up- oder -Down-Widerstände helfen.

Aber wenn man es anfassen kann, dann ist ESD-Schutz auf jeden Fall notwendig.

Eine TVS-Diode von GND kann man durch zwei 'normale' Dioden (z.B. 1N4148) von GND und zu VCC ersetzen; ist meist schneller und billiger. Die TVS wäre notwendig, wenn VCC an dieser Stelle nicht vorhanden ist.

Eine TVS- oder normale Diode leitet den Störstrom in GND (oder VCC), aber damit er dort dann keinen Schaden anrichtet, sollte an dieser Stelle ein Kondensator zwischen VCC und GND sitzen. (Manchmal ist er als Stützkondensator schon vorhanden.)

• Ausgänge sind einfach zu schützen -> Treiber-IC
• Eingänge sind einfach zu schützen -> R/C mit tau z.B. << 1/10 der Bitzeit

Ein-Ausgänge sind schwierig. Wenn sie explizit umgeschaltet werden können, geht es natürlich wie Ein- und Ausgang parallel mit "Tri-State" als Ausgang und als Eingang.

M. K. schrieb:

Cartman E. schrieb:

Ich würde alle fristlos feuern, die mit diesem Produkt etwas zu tun hatten. Edith: fristlos ergänzt.

Zum Glück bist du kein Unternehmer und hast auch so nix zu sagen.

Um es mit H. H. zu sagen, zum Glück hast du keine Ahnung.

Zum Thema:

• "wir haben seltsame hohe Ausfälle"
• "Pins hängen dann frei in der Luft"

Ist wohl ein Produkt von "Schwarzkopf Professional".
Damit sich so etwas nicht verstetigt: Weg damit!
Und nicht dieses Forentypische Herumgemurkse.

Clemens L. schrieb:

Eine TVS-Diode von GND kann man durch zwei 'normale' Dioden (z.B. 1N4148) von GND und zu VCC ersetzen; ist meist schneller und billiger.

Nur, wenn die Vcc auch tatsächlich den Strom aufnehmen kann.

Eine TVS- oder normale Diode leitet den Störstrom in GND (oder VCC)

Mitnichten: der Witz der TVS-Diode ist ja, dass sie die eingeleitete Energie in ihrem Inneren in Wärme umsetzt und so "vernichtet", vor sie in die Schaltung kommt.
Wenn die Energie des ESD-Impulses nur über eine Diode irgendwohin abgeleitet wird, dann muss sie woanders in Wärme umgesetzt werden. Oder eben in einem Kondensator gepuffert werden, dessen Kapazität hinreichend groß ist, dass die Spannung nicht zu sehr ansteigt. Und zudem darf im Strompfad zu diesem Kondensator nichts sitzen, was die Impedanz dorthin unnötig erhöht.

Cartman E. schrieb:

zum Glück hast du keine Ahnung.

Und du laberst im Grunde nur heiße Luft daher. Oder hast du hier im Thread irgendwas sachdienliches beigetragen? Ich sehe nur jemanden, der große Töne spuckt. Und übrigens: 'Edit' schreibt man ohne 'h'.