ESD Impuls setzt Flip-Flop zurück

#7794916
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Hallo, in meiner Schaltung ist ein Flip-Flop enthalten, welches bei einem erkannten Kurzschluss über ein Low Signal am Pin 1 zurückgesetzt wird. Signal am Pin 1 kommt von einem Optokoppler mit CMOS Ausgang.

Die MCU erkennt den Zustand (Pin 6) und kann das FLip-Flop ggf. wieder einschalten (Pin 4). Funktion soweit OK.

Ich habe mir für Vorversuche zur EMV Prüfung selber eine ESD Pistole gebaut. Piezo Element aus einem Feuerzeug ausgebaut.

Wenn ich jetzt ein Metall Teil des Gehäuses damit beschieße, dann wird das Flip-Flop sporadisch in den Zustand Aus gesetzt.

Könnte man das verhindern, indem man am Pin 1 einen kleinen Kerko z.B. 1nF gegen Masse schaltet ?

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#7794962
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Dirk F. schrieb:

Viel zu langsam.

Du kommst hier immer häppchenweise mit Informationen raus, wie in deinem anderen Beitrag.

Kennst du das mit dem Bauingenieur? Der läuft mit einem Arbeiter über ein größeres Feld und bittet den Arbeiter mehrfach ein großes Loch zu graben. Am Ende des Tages sagt er dann: "Ich verstehe es nicht, ich verstehe es nicht!" Der Arbeiter fragt: "Was suchen Sie denn?" Ingenieur: "Hier muss irgendwo eine Gasleitung liegen!" Arbeiter: "Ach so, die hatte ich schon im ersten Loch, mit der Schüppe gespürt!"

(Firma: Starfleet) #7795354
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in meiner Schaltung ist ein Flip-Flop enthalten, welches bei einem erkannten Kurzschluss über ein Low Signal am Pin 1 zurückgesetzt wird. Signal am Pin 1 kommt von einem Optokoppler mit CMOS Ausgang.

Ich habe mir für Vorversuche zur EMV Prüfung selber eine ESD Pistole gebaut. Piezo Element aus einem Feuerzeug ausgebaut.

Also ein ESD-Problem hätte man, wenn da was zerstört wird, wird aber offensichtlich nicht bei Dir. Also ist es eher ein Software/Architektur-Problem.

Und es wäre auch zu klären, wie nah dein Szenario am tatsächlichen ESD-Test ist. Bei der ESD-Prüfung (bspw. fürs CE-Kennzeichen) wird nicht mit xx kV gefunkt und gezündelt sondern mit definierten Blitzen bis zu einem bestimmten Grenzwert am originalen (Geerdeten) Gehäuse.

Um "Überschlage, Einstrahlungen" zu vermeiden, setzt man üblicherweise auf Schirmung. Also vergrab Die Interruptleitung tief ins Gehäuse, nimm eventuell geschirmte (Coax-)Kabel und für PCB's dürfen es gerne GND-Polygone drüber und drünter sein.

Dann kann der µC prüfen, ob es nur ein ESD-Puls war oder eine echte Überlast.

Eben. Ich nehme an, das zu detektierende Event "Kurzschluß" ist von gewisser Dauer? Dann könnte man den IRQ-Req beim ersten Auftreten sofort zurücksetzen und dann die Zeit bis zum zweiten Auftreten messen, also eine Variante der Glitch-Filterung implementieren.

Beim Kurzschluss musss rattenschnell abgeschaltet werden, um die IGBTs zu schützen.

Wie schnell ist die Ratte konkret ? Und warum ist da soviel Logik-verzögerung zwischendrin (Optokoppler, FF und da sieht man noch ein Stück das ein Schmitt-Trigger sein könnte) wenn es so wahnsinnig schnell sein muß ?

#7795609
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Bradward B. schrieb:

Also ein ESD-Problem hätte man, wenn da was zerstört wird, wird aber offensichtlich nicht bei Dir. Also ist es eher ein Software/Architektur-Problem.

Nein, es hängt vom Produkt ab. Natürlich ist Zerstörung ein K.O., aber auch eine Fehlfunktion kann inakzeptabel sein.

Ein Absturz vom Fernseh-SAT-Receiver ist ärgerlich, aber hat keine Folgen. Führt hingegen eine Maschine wegen ESD eine falsche Funktion aus ...

Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #7795611
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Dirk F. schrieb:

Signal am Pin 1 kommt von einem Optokoppler mit CMOS Ausgang.

Wenn das auf EMV-Störungen zu empfindlich ist, dann ist diese Signaleitung zu hochohmig. Mein EMV-Spezi sagt: alles über 2k ist für die EMV (z.B. Burst) nicht vorhanden. Mag sein, dass er übertreibt, aber Pullwiderstände um 10k wären dann zu hochohmig.

Manfred P. schrieb:

Führt hingegen eine Maschine wegen ESD eine falsche Funktion aus ...

Sie darf nur keine gefährliche Funktion ausführen (Schaden für Menschen bis hin zum Tod). Dafür gibt es dann zum Glück die Maschinenrichtlinie. Der ist es im Grunde völlig egal, ob im Fehlerfall die Steuerung abraucht, solange niemand zu Schaden kommt.

(Firma: Starfleet) #7795633
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Nein, es hängt vom Produkt ab. Natürlich ist Zerstörung ein K.O., aber auch eine Fehlfunktion kann inakzeptabel sein.

Ein Absturz vom Fernseh-SAT-Receiver ist ärgerlich, aber hat keine Folgen. Führt hingegen eine Maschine wegen ESD eine falsche Funktion aus ...

... muss die Schutzeinrichtung das abfangen https://www.pilz.com/de-DE/support/law-standards-norms/iso-standards/choosing-guards

Wenn die (ortsfeste) Maschine bei der ESD-Prüfung abschaltet, aber wieder angeschaltet werden kann, ist das nach meiner ESD-Prüferfahrung (meist) OK. OK, Medizintechnik ist sicherlich ein Sonderfall, aber da muss man schon die Architektur darauf abklopfen das keine Risiken auftreten, resp. muss sich Massnahmen einfallen lassen um diese abzuschwächen.

Aber natürlich ist die ESD-Prüfvorschrift nicht der einzige Sicherheitsstandard der erfüllt werden muß. Schon die Auswahl, welche Standards hier Anwendung finden, ist nicht gerade trivial.

#7795644
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Bei einer ESD-Entladung ist oft nicht mal die vermeintlich heisse Leitung betroffen, sondern es reisst den GND (auch eine Plane!) im Verhältnis zur betroffenen Leitung umher - Resultat ist dasselbe. Eine Kapazität federt das ab und verhindert bei richtiger Dimensionierung ungewünschtes Schaltverhalten. 10nF an Reset-Eingängen gehört bei uns in der Firma fast zur Pflicht und verhindert jede Menge Ärger!

#7795668
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Bradward B. schrieb:

Ein Absturz vom Fernseh-SAT-Receiver ist ärgerlich, aber hat keine Folgen.

Wenn die (ortsfeste) Maschine bei der ESD-Prüfung abschaltet, aber wieder angeschaltet werden kann, ist das nach meiner ESD-Prüferfahrung (meist) OK.

Abhängig von der Norm gegen die Dein Gerät geprüft wird gibt es für jeden einzelnen Test, also u.a. auch ESD, ein notwendiges Performance-Level was erreicht werden muss. Normal als A, B und C festgelegt. Wie die sich genau äußern und erkannt werden wird vor dem Test anhand des Geräts festgelegt.

A steht verkürzt dabei für volle Funktion ohne Einschränkungen während und nach dem Test

B für Einschränkungen während des Tests, nach Ende des Tests muss das Gerät aber selbständig und ohne Benutzereingriff wieder volle Funktion erreichen

C bedeutet der Nutzer kann z.B. durch Neustart die volle Funktion wiederherstellen.

Ich kenne es von der EN 55035 (IT & Multimediageräte) so dass für den ESD-Test B gefordert ist. Der Benutzer darf also nicht eingreifen, das muss nach dem Test sich alles von selbst wieder einrenken.

Kläre also welche Norm Du für Dein Gerät brauchst und was die fordert. Leider nicht immer ganz einfach da den Überblick zu bekommen wenn man das noch nie gemacht hat, hier empfehle ich sich durch ein EMV-Labor oder EMV-Berater Hilfe zu holen, sonst versenkt man da viel Zeit.

Was Vortests mit Feuerzeug-Piezo angeht ist meine Erfahrung dass die zwar mehr Energie, aber weniger steile Flanken als die Norm-Testpistolen haben und ungleichmäßigere Impulse abgeben. Du kannst also leichter was mit kaputt machen, aber die Hauptprobleme bei ESD kommen normal von den steilen Flanken. Du musst also sehr viel häufiger zappen und auf die Statistik hoffen um ein Problem zu erkennen oder nachzustellen.

Moderator (Firma: Titel) Persönliche Seite #7795695
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Christoph Z. schrieb:

Bei einer ESD-Entladung ist oft nicht mal die vermeintlich heisse Leitung betroffen, sondern es reisst den GND (auch eine Plane!) im Verhältnis zur betroffenen Leitung umher

Im Idealfall schafft es der ESD-Impuls gar nicht in die Schaltung, sondern er wird am Platinenrand bzw. am Stecker "weggefiltert" bzw. seine Energie "vernichtet".

(Firma: Starfleet) #7795785
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Ich glaube das Problem meiner Schaltung ist, dass ich die Ground plane direkt mit PE verbunden habe.

Jeu das klingt nicht gut, welche elektrische leitenden Teile machen den bei dir die Schutzerde (PE-protective earth) aus ?

Oder meinst du einen PE-ring nahe der PCB-Kontur ?

Da hat sich Altium zum Thema "Erdung an Platine ausgelassen": https://resources.altium.com/de/p/pcb-grounding-techniques-for-plated-pcb-mounting-holes

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