beveiliging ingangen microcontroller

Op 26 juni 2006 21:12:12 schreef pcnerd:
[...]
he's almost the best :+ (that's because the best is me, o wait, i'm wrong, the best doesn't exist ;) ).

maar, bedenk wel dat hij ook *ooit* zo is begonnen.

ik ben begonnen met mijn vinger de verbranden aan een AC127 transistortje uit een klein zakradiotje waar ik als 7 jarige mee aant spelen was. Kheb nooit begrepen waarom dat ding zo heet stond ... theeft mij nooit losgelaten .. en mijn zoektocht gaat nog steeds voort.

eens gebeten altijd gebeten

bon over dat modelleren

daar valt vele over te zeggen. voor ESd protectie : gogoel op 'human body model esd' je zal genoeg literatuur vinden.

over industriele overlasten : tjah als er een kloefkapper een van de middenspannings fasen ( 10 of 15 Kv 0 op je circuit duwt helpt er niks hoor. ( zelfs geen 1 Mohm weerstand. De vonken overbruggen die 3 millimeter zonder problemen. )

wist je trouwens dat weerstandne ook een spanningswaarde hebben ? ( net zoals condensatoren )

sommige mogen maar een paar honderd volt zien ( vooral koolfilmen zijn rottig. Metaalfilm kan over het algemeen met grotere spanning overweg.

de reden erachter is simpel : een koolfilm is 'gesneden' met andere woorden op de keramische koker wordt een kollaag angebracht. de weerstand wordt rond zijn as gedraaid en een mesje snijdt een groef in de koolfilm ( spiraalvormig rond het lichaampje ) als de juist waarde bereikt is stopt men. ( precies gelijk een spoel )

De afstand tussen twee 'windingen' is dus maar een mesbreedte.

als de spanning te hoog wordt. wordt het spanningsverschil tussen twee windingen ook te hoog en dan kan de weerstand 'doorslaan'. met als gevolg dat de achterliggende een hogere spanning krijgen en ook 'doorslaan'. de koollaag verdampt op den duur en de weerstandswaarde daalt met catastrofale gevolgen vandien.

tis maar dat je het weet....

er zijn veiligheids weerstanden waarbij een kunstmatige verzwakking doorbrandt en garandeert dat de weerstand 'open' gaat. als dat cascade proces op gang mocht komen dan wordt de stroom op ene bepaald moment te groot en dan 'opent' die inwendige zekering zich.

die weerstanden zijn enorm klote om op te sporen. je krijgt een circuit wat niet werkt en je ziet geen verkoolde weerstanden .... want der ziet ergnes 1 of 2 van die in en daar zie je niks aan. alleen nameten helpt.

vooral schakelende voedingen bevatten nogal eens een paar van die ondingen.

op de schemas staan ze meestal aangegeven door een driehoekje met een uitroepteken in of doordat er in het symbooltje een driehoekje staat


     ____________________________
    | __                         |
    | \/                         |
----|                            |-------
    |                            |
    |____________________________|

sterk uitvergroot getekend natuurlijk

o enne die diode naar grond bechemrt je tegen negatieve spanningen. ( onder de grond )

als je natuurlijk een signaal hebt wat tussen +5 en -5 mag zwieren moet die van grond af en komt daar ook een zeverdiode te staan naar grond en een condensatortje en een weerstand naar de -5 volt .

het komt erop neer om de chip geen enkeel spanning te laten zien die hoger of lager is dan de spanningen die hij mag krijgen op de pin.

Gebruik alsjeblieft NOOIT de interne clampdiodes. Die diode zijn alleen voor ESD. ze kunnen geweldige piekstromen aan maar slechts voor ene paar microseconden. duw daar nooit meer dan 10 milliampere continue door of ze branden op.
wij krijgen regelmatig circuits terug : 'diene chip is nie goe, ij gaat altijd kapot.' en als je hem delamineert ist zo te zien : protectiediode doorgeknald. : awel jongens ? sedert wanneer zetten we gene externe protectie meer ? 'oe ? da zit daar toch in ? waarvoor dienen die dioden dan'. Ge zoudt ze een oorveeg verkopen/

der zijn diodekes in de handel speciaal voor da jobke. een BAV99 bijvoorbeeld is er zo eentje.
twee snelle shottkys met een gemeenschappelijke pin. (tis ene 3 poter

[Bericht gewijzigd door free_electron op ]

Op 26 juni 2006 22:09:19 schreef free_electron:
der zijn diodekes in de handel speciaal voor da jobke. een BAV99 bijvoorbeeld is er zo eentje.
twee snelle shottkys met een gemeenschappelijke pin. (tis ene 3 poter

BAV99 is geen schottky toch? (evengoed wel snel)

Ik zoek ook een ESD protectie circuit, maar er mag eigenlijk geen weerstand in de I/O zitten. Maakt het veel uit als je de 10k weerstand in het schemaatje van free_electron weglaat?

Op 26 oktober 2006 16:13:49 schreef robin171:
Ik zoek ook een ESD protectie circuit, maar er mag eigenlijk geen weerstand in de I/O zitten. Maakt het veel uit als je de 10k weerstand in het schemaatje van free_electron weglaat?

ja want over die weerstand komt het teveel aan spanning te staan , de zener begrensd de ingangswaarde en de rest van de (te hoge) spanning komt over deze weerstand. Waarom mag er geen weerstand zitten eigenlijk bij jou

Op 26 oktober 2006 16:13:49 schreef robin171:
Ik zoek ook een ESD protectie circuit, maar er mag eigenlijk geen weerstand in de I/O zitten. Maakt het veel uit als je de 10k weerstand in het schemaatje van free_electron weglaat?

waarom mag dat niet? ga je stroom meten? als die weerstand uitmaakt deugt je ciruit niet

Op 26 oktober 2006 22:26:01 schreef shiptronic:
[...]

waarom mag dat niet? ga je stroom meten? als die weerstand uitmaakt deugt je ciruit niet

jeps stroom meten

dat kan een AD toch niet?

je moet een meetcircuit hebben, en daarvan de spanning meten, tussen meetcircuit en AD komt deze schakeling

Bekijk eens de optie van een multilayer varistor (MLV). Dit is een spanningsafhankelijke weerstand die vaak wordt ontworpen voor specifieke toepassingen zoals bijvoorbeeld om datalijnen te beschermen tegen ESD.
Ook speciale diode ESD protectie arrays zoals bijvoorbeeld de MAX3205E zijn mogelijk.
Let wel op de capaciteit die al deze componenten toevoegen.
Bij het werken met hoogfrequente signalen kan dit voor problemen gaan zorgen.
Normale zener en schottky diodes zijn voor elektrostatische ontladingen gewoonweg te traag.

@shiptronic: Als je analoog moet gaan meten, zou ik er nog een buffertrapje met een opamp tussen zetten, zodat je netjes differentieel kunt meten. Bij 16 bitten en 5 V referentie is 1 LSB 76uV. Aan de ingang van de opamp kun je dan de beveiliging opnemen.

Even voor het geheel: zulke beveiliging zijn alleen noodzaak als je er een lange leiding aan vast hangt, binnen eenzelfde kast/zelfde voedingsspanning loopt het meestal we los.

[Bericht gewijzigd door LaStei op ]

wat is er eigenlijk mis met een transient diode? zijn die ook te traag? (is in feite natuurlijk een dubbele Zener)

Zo een transient diode staat ook wel bekend als TranZorb en werkt inderdaad als een dubbele zener. Ook deze zijn speciaal ontworpen voor bescherming tegen TVS en ESD.
Je zult er echter t.a.t. voor moeten waken dat je signaal niet te veel vervormd ten gevolge van je protectie.

dat blijft een risico: elk toegevoegd component brengt vervorming. Kan ook een corrigerende vervorming zijn, maar ten aller tijde een vervorming t.o.v. het originele signaal.

Maarem TranZorb is een merk als ik me niet vergis, maar is idd net zoiets als Bahco voor een verstelbare steeksleutel

Je hebt helemaal gelijk. Een TVS (transient voltage suppression) diode wordt ook wel vaak als een transorb bestempeld. Dit met verwijzing naar het merk TranZorb.
En uiteraard heeft elk extra component invloed op een signaal. Door de capaciteit van deze componenten zo klein mogelijk te houden kun je het tot een minimum beperken.

Op 26 oktober 2006 16:13:49 schreef robin171:
Ik zoek ook een ESD protectie circuit, maar er mag eigenlijk geen weerstand in de I/O zitten. Maakt het veel uit als je de 10k weerstand in het schemaatje van free_electron weglaat?

Plaats dan een C'tje (1nF of zo) van signaal naar massa, zo dicht mogelijk bij de connector. De positieve clamp kan dan ook direct naar VCC (mits er wat belasting en capaciteit op VCC aanwezig is).

Alleen helpt dat dus niet tegen gewone overspanning. Alleen tegen ESD en aanverwante pulsen.

Is een doorsnee condensator van 1nF in staat tot het onderdrukken van ESD verschijnselen op een datalijn?

hmmm wat is ESD? een normale ontlading die we allemaal weleens hebben als we iets aanraken?

ik heb zoiets gehad in een niet nader te noemen project: heel goed ladende vloerbedekking, een kapotte lucht bevochtiger in de climate control en AT8515's.

We konden 1K op ingang 10K naar massa, 1 transient erover. En met 5 cm lange vonken (ja die ontstonden echt) ging het af en toe nog kapot.

Tegen bliksem is ook niets bestand.

Dus als je inslagen van een tesla OID wil tegengaan: good luck!

ESD ontstaat als twee voorwerpen met een verschillend elektrisch potentiaal naar elkaar toe bewegen. Op een gegeven moment slaat de welbekende vonk over en wordt er afhankelijk van het potentiaal van de objecten een zeer snelle en hoogfrequente ontlading richting het voorwerp gevoerd.
T.g.v. die ontlading gaat er een zeer korte maar krachtige elektrische stroom vloeien richting het IC. Als gevolg van die ontlading kan er blijvende schade ontstaan in dat IC.
Inderdaad bijvoorbeeld als een positief geladen persoon bijvoorbeeld met zijn vinger richting een negatief of neutraal geladen IC beweegt. Indien de ontlading sterk genoeg is kan dit het IC beschadigen.

Ik doelde op het feit: Lading kan zeer hoog oplopen! Tot hoe hoog wil je gaan? Tegen bliksem is bijna niets beveiligd (bij directe inslag dus)

Ow, oke. Tja, de meeste componenten zijn wel beschermd tot 2kV air discharge en 200V contact discharge dacht ik.
Hoe groot is de kans dan dat je hier overheen gaat?

Op 27 oktober 2006 18:08:01 schreef Abaldoem:
Is een doorsnee condensator van 1nF in staat tot het onderdrukken van ESD verschijnselen op een datalijn?

Tuurlijk, per slot van rekening is een ESD niet meer dan een zeer hoogfrequent signaal. Een goede ceramische C is daarvoor een aardige kortsluiting:) Dat betekent natuurlijk niet dat de ESD dan verdwenen is, die wordt enkel afgeleid naar de ground.

En wat die extreme(re) ontladingen betreft; ergens houdt het natuurlijk op, maar wanneer je ervoor zorgt dat er bij ingangen altijd een lage impedantiepad naar de massa is, dan zal een discharge ook die weg kiezen ipv je inputcircuit. Normale connectors zoals SubD, USB, Firewire ed hebben niet voor niets een metalen rand die verder uitsteekt dan de signaalpinnen. Alleen met kwade opzet is het dan nog mogelijk om een ontlading op de pinnen te laten plaatsvinden.

Overigens kan ook een ontlading op de ground storingen veroorzaken. Neem bv een test op 16kV met een 330E tip; dat levert mooi wel een stroom van bijna 50A door je massa.
Dat straalt dus flink, en kan bij foutieve massa ook behoorlijke potentiaalverschillen opleveren.

[Bericht gewijzigd door Henk B op ]

Waarom worden er dan zo veel speciale ESD protectiecomponenten ontwikkeld als een simpele C van 1nF deze bescherming ook kan bieden?

Op 26 juni 2006 22:09:19 schreef free_electron:

Gebruik alsjeblieft NOOIT de interne clampdiodes. Die diode zijn alleen voor ESD. ze kunnen geweldige piekstromen aan maar slechts voor ene paar microseconden. duw daar nooit meer dan 10 milliampere continue door of ze branden op.
wij krijgen regelmatig circuits terug : 'diene chip is nie goe, ij gaat altijd kapot.' en als je hem delamineert ist zo te zien : protectiediode doorgeknald. : awel jongens ? sedert wanneer zetten we gene externe protectie meer ? 'oe ? da zit daar toch in ? waarvoor dienen die dioden dan'. Ge zoudt ze een oorveeg verkopen/

Uwe "vrienden" van elektuur zijn hier anders ook goed in, in het nummer van deze maand staat ook weer een uC project waarin de interne clampdiodes misbruikt worden.

Op 30 oktober 2006 09:09:47 schreef Abaldoem:
Waarom worden er dan zo veel speciale ESD protectiecomponenten ontwikkeld als een simpele C van 1nF deze bescherming ook kan bieden?

Omdat voor een heleboel toepassingen 1nF domweg veel te veel capaciteit is. Fijn als je van ESD af bent, maar een beetje zinloos als je dan ook geen signaal of data meer krijgt;) Kun je beter heel de I/O weghalen, is nog veel effectiever...

Veel van de huidige ESD suppressors worden bv ontwikkeld voor USB HDMI en dergelijke. Allemaal suppressors met een capaciteit onder de 1pF, ik heb ze al gezien met minder dan 50fF (0.05pF).

[Bericht gewijzigd door Henk B op ]

Sorry, zat tijdelijk een factor 1000 te hoog ;)

Toch wel wazig zo een ESD verschijnsel.
Ergens zal een retourweg moeten lopen. Zo een storing zal altijd weer bij de bron terug moeten keren. Vaak lastig voor te stellen hoe die dan verloopt.
Als je op je ground zo een storing krijgt zal die via je aardverbinding van het net nog terug kunnen lopen. Ook hier neem ik aan dat er dan weer veel schade kan ontstaan bij hevige elektrostatische ontladingen ook al zit de storing op de ground.

Ik zag op de site van NXP semiconductor speciale ESD suppressor diodes.
bijvoorbeeld BZA420A of BZA100. Is dit voldoende protectie voor mijn toepassing? Ik heb te maken met kabels die op I/O aangesloten moeten worden. Deze kabels kunnen nogal eens geladen zijn..