Hur skyddar jag bäst microkontrollerns ingångar?

[sodjan]

> URL?

> Gnistgap ja, http://www.airborn.com.au/method/sparkgap.html



Vad var det som var oklart dår ?

[thepirateboy]

Ett alternativ är annars Ceradioder
http://www.epcos.com/web/generator/Web/ ... sFlyer.pdf

[ds77]

Sen finns det ju varianter som de här: 60-411-56

[jesse]

Jag har gärna ett seriemotstånd på ingången för att skydda mot kortslutning eller liknande. Har hänt att jag råkat skicka +12V in p å en ingång - då var jag glad att jag hade 1k seriemotstånd. Sen för ESD så räcker ju inte det, då krävs andra komponenter, 5V zenerdiod är väl det vanligaste, och en 10n kondensator.

Men till ditt problem: något har du kopplat (eller programmerat) fel, annars blir det inte så. När du kopplat din ingång till GND så mät spänningen överallt: på båda sidor om motståndet, på processorbenet osv... nånstans är det ju inte kontakt (eller så är det fortfarande inte 500 ohm: har du mätt resistansen eller hur *vet* du att det är 500 ohm?)

Sen funderar jag själv på de skyddsdioder som nästan alltid finns på alla anslutningar på en processor - de ska ju skydda mot ESD eller annan över/underspänning, och gör väl det också om inte strömmen blr så stor att den interna dioden brinner. (Undantag resetpinnen där man alltid rekommenderar en extern diod till V+)... Men det verkar inte vara specificerat någonstans hur mycket dessa dioder skyddar? Kan inte vara mycket, för annars hade väl tillverkaren skrutit om det fina ESD-skyddet? I databladet för ATmega48PA finns inte ens ordet ESD nämnt! Det enda som står är:

All I/O pins have protection diodes to both VCC and Ground...

[toffie]

Jag har funderat på det här ett tag, jag har ju även jag frågat om detta i en tidigare tråd.
Råkade bläddra över denna komponent hos Maxim;

http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/3774

Skulle det vara något? Det är ju inte så många "kanaler", men skulle det fungera för ex. CAN nätverk med bara 2 linor?

[TomasL]

Om du vill skydda mot överspänning, seriemotstånd, en eller flera keramiska kondingar mot jord, klampa med supersnabba schottkydioder både mot matning och jord.
Zenerdioder är alldeles för långsamma och oexakta.
Om du klampar med dioder blir maximal spänning Vdd+Vf och Vss-Vf, då Vf på de flesta schottkydioder ligger på runt 0,2-0,5V blir det säg 0,2-0,5V över matning ned till 0,2-0,5V under jordplanet (om jordplanet är förbundet med Vss vilket är vanligast), vilket brukar vara fullständigt Ok för de flesta uC.

Motståndet skyddar mot kortslutning, dioderna klipper de "långsamma" flankarna.

Kondingarna säg 10n,1n, 100p parallellt (oftast räcker det med en på säg 2n eller så) måste vara av högspännings typ, minst 2kV.

[jesse]

Kondingarna säg 10n,1n, 100p parallellt (oftast räcker det med en på säg 2n eller så) måste vara av högspännings typ, minst 2kV.

Ja, det där hade jag nog aldrig tänkt på. Är det för att schottkydioderna inte hinner ta topparna när det smäller?

toffie: sådana har jag sett rekommenderas för externa logikingångar, de är nog bra, fast en del sådana kretsar är hemskt dyra. (inte dessa dock - ca 3.50 /st för 3202)

När man letar dioder för ändamålet kan man kolla efter "TVS" (Transient voltage suppressor).

EDIT: den här verkar intressant och inte så dyr: ESD5V0S5US, 2kr/st (100st)

5-channel TVS Diode Array

ESD / transient protection of data and power lines
in 3.3 V / 5 V application according to:
IEC61000-4-2 (ESD): ± 30 KV (contact)
IEC61000-4-4 (EFT): 80 A (5/50 ns)
IEC61000-4-5 (Surge): 10 A (8/20 µs)
Working voltage: 5 V (5.3 V max.)

ESD5CH.jpg

[TomasL]

Jupp, dioderna är snabba, men inte snabba nog, för de värsta transienterna.

[jesse]

Är den typen jag länkade till ovan kass, eller bör den duga? Den skyddar ju visserligen mot 30kV ESD, men samtidigt kan spänningen sticka upp emot 10 volt på ingångarna... Det finns ju de som är konfigurerade som Tomas föreslog, med dioder upp mot V+ också, samt en TVS zenerdiod mellan V+ och GND:

AOZ8001K

Features
● ESD protection for high-speed data lines:
– IEC 61000-4-2, level 4 (ESD) immunity test
– ±15kV (air discharge) and ±8kV (contact discharge)
– IEC 61000-4-5 (Lightning) 5A (8/20µs)
– Human Body Model (HBM) ±15kV
● Small package saves board space
● Low insertion loss
● Protects four I/O lines
● Low capacitance from IO to Ground: 1.0pF
● Low clamping voltage

ESD4CH.jpg

Sämre värden på ström än den andra... men kanske bättre skydd ändå?

[Icecap]

Det finns knappast en enda lösning som fungerar, man får ta till kombinationer för att få ett fullgott skydd.

Detta betyder att man måste ha koll på vilken signalhastighet som behöver komma igenom skyddet och anpassa kombinationerna efter detta.

Precis som med "riktigt" åskskydd på 230V är det en fråga om flera steg för att ta hand om störningarna, det finns faktisk grovskydd, mellanskydd och finskydd, mellan dessa skydd ska det finnas andra komponenter (oftast en minste längd kabel eller en induktans).

Så man ska definiera datahastighet först, sedan kan man stycka ihop skydd efter det. Jag skulle vilja påstå att det inte finns ett enda skydd som fungerar till allt.

[jesse]

Men hur många apparater har sådant skydd? Nån gräns får man väl dra också, en grej måste ju inte tåla vad som helst, men gärna att man pillar lite på den. Frågan är hur mycket junk som är lagom att hänga på? Antag att det är ett kort som ska sitta i en apparat - enda gången den utsätts för ESD är vid montering och om någon uppladdad snubbe öppnar luckan och stoppar in en skruvmejsel / finger precis på datakontakten.

Om man kollar en massa prylar med t.ex rs232 kontakt så ser det ju ut som om de är direktanslutna till en MAX232 internt - ofta inget mer. Och jag har aldrig lyckats förstöra någon hur illa jag än hanterat dem.

[TomasL]

Hur avancerat man skall gå beror ju helt på applikation, miljö, kund och myndighetskrav.
Finns inget givet, förutom EMC-direktivet inom Europa, där det i de relevanta standarderna är noga specificerat.

[myrek]

Tänkte jag skulle posta en liten update. Jag tog ett nytt pcb och lät montera alla komponenter igen och såklart fungerar det nu. Jag har ingen aning om varför det strulade tidigare. Jag har inte ändrat något av vare sig hårdvara eller programkod men plötsligt så fungerar det...

Självklart är det ju något som är annorlunda men för tillfället vet jag inte vad, och jag har itne heller mer tid att lägga på detta problem jag är bara nöjd över att det fungerar som det ska.

[jesse]

Vi fick ju aldrig se några mätresultat, men antagligen var det glapp nånstans. En kortslutning, kallödning eller liknande är ju troligast.

[sodjan]

> ...jag är bara nöjd över att det fungerar som det ska.

Men det är ju ett jätteproblem att du inte vet vad som var orsaken !
Men visst, händer det *aldrig* igen så är det väl bra...