mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik AVR Port schützen vor höherer Spannung


Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wollte mit dem ADC einige Spannungen messen, kann aber nicht 
garantieren, das immer max 5V anliegen.

Daher habe ich folgende Schaltung vorgesehen, sozusagen als erweiterung 
der internen Schutzbeschaltung.
Seh ich das richtig das ich auf diese Weise ganz gut beraten sein sollte 
bis 40V? (Datenblatt der Diode im nächsten Beitrag) oder übersehe ich da 
was? Würde halt ungern den AVR Port beschädigen.

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier das Datenblatt

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kann man so machen. Wenn Du eine BAR43B-Doppeldiode nimmst, hast Du nur 
ein Bauteil neben dem Widerstand. Die BAR43B kann bis zu 100mA 
wegstecken (R gegebenenfalls etwas erhöhen). Du mußt aber bedenken, daß 
Ströme, die durch die Dioden abgeleitet werden, Deine Betriebsspannung 
unzulässig erhöhen können. Deshalb macht es Sinn, den Widerstand so groß 
wie möglich zu machen und den ADC-Port mittels Kondensator zu 
stabilisieren, wodurch allerdings nur langsame Signale erfaßt werden 
können.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sollte gehen. Ich würde allerdings noch einen kleinen Widerstand 
zwischen (um die 100Ohm) die Schaltung und den AVR Pin packen, denn die 
Flussspannung der Diode lässt die Spannung etwas über die 
Betriebsspannung ansteigen. Der Widerstand begrenzt dann den Strom.

Allerdings sollte man beachten, dass der Strom der über die Dioden 
abfließt, der Betriebsspannung zugeführt wird. Wenn man bei dieser 
Schaltung also wirklich 40V draufgeben würde, dann würden erstmal 115mA 
fließen. Wenn an der 5V Leitung weniger Strom benötigt wird, steigt die 
5V und der Controller stirbt dann an Überspannung.

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Naja die Dioden hab ich noch bestimmt 20 Stück hier. Also das ist kein 
Problem, kann man was gegen das erhöhen der Betriebspannung unternehmen? 
Oder wie regelt man das generell? Seperater Spannungsregler für 
Ableitdioden kanns ja nicht sein gg.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Es gibt mehrere Möglichleiten: Vorwiderstand größer machen, oder eine 
Konstantstromquelle verwenden.
Oder eine Z Diode parallel zu den 5V.

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Travel Rec. (travelrec) Benutzerseite

>Kann man so machen.

Glaub ich nicht. Bei 40V Eingangsspannung fliessen knackige 116mA durch 
die obere Diode. Da is nix mehr mit 0,7V Flußspannung. Und damit leiten 
dann auch die internen Schutzdioden und bekommen massiv Strom ab. Hier 
muss sowohl eine Schottky-Diode als auch ein wesentlich grösserer 
Widerstand her. 3K++

MfG
Falk

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Okay, Z-Diode hab ich hier 5.1V... aber braucht die auch nen 
Vorwiederstand?
Mir ist die verschaltung ehrlichgesagt jezt nicht so ganz klar vonwegen 
parrallel zu den 5V????

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk schrieb:
>Bei 40V Eingangsspannung fliessen knackige 116mA durch
>die obere Diode. Da is nix mehr mit 0,7V Flußspannung.

Die BAR43B, die ich vorschlug, ist eine Schottky. Ebenso erwähnte ich, 
die Erhöhung des Vorwiderstandes in Erwägung zu ziehen.

@Läubi:
>Okay, Z-Diode hab ich hier 5.1V... aber braucht die auch nen
>Vorwiederstand?

5.1V ist zu viel. Und natürlich braucht eine Z-Diode einen 
Vorwiderstand.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Travel Rec. wrote:

> 5.1V ist zu viel. Und natürlich braucht eine Z-Diode einen
> Vorwiderstand.

Nein, damit macht man sich die  Z-Diode doch wieder kaputt. Die Z-Diode 
kommt direkt parallel zu den 5V und begrenzt diese, falls die 
Schutzdioden zuviel Strom in die 5V einspeisen.

Wobei man das sogar noch verbessern kann:
Eine Möglichkeit wäre, die Schutzdioden nicht an 5V anzuschließen, 
sondern nur an eine Z-Diode. Somit wird die Überspannung nicht in den 5V 
Kreis eingespeißt, sondern direkt in der Z Diode verheizt. Dann kann man 
auch eine 4,7V Z-Diode nehmen und kommt so auf knapp über 5V.

Theoretisch würde auch eine einzelne Z-Diode gegen GND (anstelle der 
beiden Dioden gegen GND und 5V) reichen. Allerdings ist die Lösung aus 2 
Schottkydioden + Z-Diode besser, wenn die Frequenzen auf der Leitung 
hoch sind.

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also hier mal der zweite Versuch mit Bauteilen die ich gerade hier 
liegen habe.
Alternativ hab ich noch 3,9 und 2,4 Z-Dioden, ne andere Shotky Diode hab 
ich leider gerade nicht rumliegen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Z-Diode gegen GND, und von Vdd trennen. Wenn die Z-Diode dann auch 
noch ausreichend belastbar ist, um den Strom (und somit die 
Verlustleistung) abzuführen, dann dürfte dem AVR nicht viel passieren.

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So hat die Zenerdiode keinen Sinn. Die parallel geschaltete Diode 
übernimmt die ganze Arbeit. Wie soll sich denn an der Anode eine 
Spannung von über 10V einstellen?

MW

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Läubi Mail@laeubi.de (laeubi)

>Also hier mal der zweite Versuch mit Bauteilen die ich gerade hier
>liegen habe.

Die Anode der Z-Diode muss auf GND. R2 ist überflüssig. Dann passts.


MfG
Falk

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Aller guten Dinge sind drei ;)

Also die Z-Diode kann angeblich 1,3W ab (ZD 5,1) das dürfte ja reichen 
denke ich.

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Die Anode der Z-Diode muss auf GND. R2 ist überflüssig. Dann passts.

Dann ist abe auch D1 überflüsssig.

MW

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk Brunner wrote:

>  R2 ist überflüssig.

Wirklich ?
Der Spannungabfall an den Dioden, der Innenwiderstand der Z-Diode usw. 
können die Spannung ein wenig über die 5,5V ansteigen lassen, dann 
begrenzt der Widerstand den Strom.

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ist schon lange her, aber war die Zenediode bei 5V nicht die mit den 
besten Durchbrucheigenschaften?

MW

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Benedikt K. (benedikt)

>>  R2 ist überflüssig.

>Wirklich ?

Ja. D1/D2 sind 3A Schottkydioden, die haben bei den durch R1 auf ~10mA 
begrenzten Strom max. 300mV Flußspannung. Damit wird die Spannung auf 
Vcc+0,3V   begrenzt. Vcc+0,5 ist zulässig gemäss Datenblatt.

>begrenzt der Widerstand den Strom.

Das macht bei richtiger Dimensionierung R1.

MFG
Falk

P.S. Wenn man sie die dritte Version anschaut kann man auch D1/D2 
weglassen ;-)

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ja, um die 5V sind die besten, vor allem was die Temperaturdrift angeht. 
Darunter ist der Innenwiderstand recht hoch.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk Brunner wrote:

> P.S. Wenn man sie die dritte Version anschaut kann man auch D1/D2
> weglassen ;-)

Ja, eigentlich schon. Allerdings sind Z-Dioden afaik relativ langsam, 
bzw. haben eine hohe Kapazität, was vor allem bei Signalen im MHz 
Bereich stört. Daher verwendet man Dioden um die Z-Diode AC mäßig quasi 
abzutrennen.

Für Signale mit wenigen kHz sind Transzorb oder Supressordioden oder wie 
auch immer die heißen, optimal. Nur 1nF Kapazität ist halt nix für hohe 
Frequenzen. Dafür können diese Dioden aber teilweise einige kW 
kurzzeitig ableiten.

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
So habs gerade mal mit meinem Netzteil getestet:

Maximale Spannung: 5.2V am "Ausgang" wenn das Netzteil 18V liefert Strom 
< 10mA ich denke das sollte dann so gehen ohne das der AVR schaden 
nimmt. (Soll ja auch nur für den Fehlerfall sein und kein Dauerzustand)

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ist denn deine Spannungsquelle so hochohmig, dass du einen so niedrigen 
Eingangswiderstand nehmen musst? Wenn ich einen Port schützen muss, 
nehme ich 50 bis 100KOhm. Und dann reichen die eingebauten Schutzdioden 
mit 1 mA Belastung.

MW

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.