Läsa av signaler med för hög spänning

[thomasa88]

Tack! De hette alltså mosfet arrays, jag kanske borde ha använt google och inte bara elfa

[MiaM]

Jag läser nog databladet för 4049 uselt++, men jag hittar inget om vad ingångarna tål med VCC = 0V, d.v.s. signaler från darttavlan men processorn strömlös.

(4049'an vill man ju mata från 3.3V-spänningen, dels för att få rätt utspänning men också för att utgångarna inte ska vara aktiva när processorn är avstängd)

[rehnmaak]

Hmm. TI's datablad säger inget om spänning på ingångarna under Absolute Maximum Ratings.

Däremot ON skriver Vss < Vin < 18V.

http://www.onsemi.com/pub_link/Collater ... 049B-D.PDF

[ghu]

Det är lite svårt att läsa datablad för just 4049 och 4050 eftersom ungefär hälften av alla datablad är felaktiga då det gäller vilken inspänning kretsarna tål. Se t ex nedanstående datablad från Philips där det i avsnitt 1 står att kretsarna kan användas till nivåskift med inspänningar upp till 15V till TTL-nivå. I avsnitt 8 står sedan maximal inspänning VDD + 0.5 V vilket är helt fel.

http://ics.nxp.com/products/hef/datasheet/hef4049b.pdf

Skälet till att det är fel är förmodligen att man har "klippt och klistrat" samma data till samtliga kretsar i aktuell logikfamilj

[thomasa88]

TI ( http://www.electrokit.se/download/cd4049ub.pdf ) säger ju VCC>=-0.5V och att Vin kan vara högre än Vcc, och man kanske får anta att Vin kan vara några volt (eller kan det bero på Vcc?). ON skriver ju däremot Vcc>=3V. Sen kanske electrokit har en tredje variant.

Från TI:s schema så skulle det väl bli att både Vgs och Vds blir 3.8V när Vcc=0V och en signal är 3.8V. En mosfet klarar väl lika hög vgs som vds? Fast schemat kanske är förenklat för mycket.

Tror ni jag kan märka direkt om det inte fungerar när jag testar, alltså att det tex går strömmar när det inte borde eller att komponenten slutar fungera? Med de olika databladen känns det som att det är det enda sättet.

[ghu]

Jag kan garantera att du till 4049 kan ansluta en inspänning mellan 0 och 15V oberoende av vilken matningsspänning du har. I Toshibas datablad som jag bifogar är nästan allt perfekt beskrivet. T ex står det "Voltage up to Vss+18 volts can be applied to the input regardless of VDD." Det enda som kan vara lite diffust är ritningen på ESD-skyddet på ingångarna. Skyddet är ritat som en diod till Vss men ska tolkas som en zenerdiod med genombrottsspänning i backriktningen på ca 30V.

[Swech]

Om man nu skall vara envis med att propsa på en annan lösning...
Jag gör ett nytt försök.

Om du matar din AVR från 4.5V batteriet från darttavlan och låter den sova
då USBn inte är ansluten så kommer den endast att dra några uA micro ampere...
Det kommer knappast att ladda ur din darttavla.

Du slipper en massa bekymmer på detta sätt..

Swech (den envise)

[thomasa88]

ghu: Vad bra, tackar!

Swech: Jag har inget emot envishet . Menar du att jag då bara ska mata avr:en direkt från tavlan? För vill jag ha matning från usb och tavlan så måste det ju sitta dioder som kommer sänka spänningen för avr:en. Med en diod mellan tavla och avr blir det ju ca 3.8V matning och den klarar signalerna, men jag antar att jag då måste köra med den andra ihopkoppligen för v-usb ( http://vusb.wikidot.com/hardware ), som har lite otrevliga komplingar med zenerdioder (pull-up + zener känns inte strömekonomiskt, får (5V-3.6V)/(1.5e3 ohm) ~= 1mA):


Rätta mig om jag tänker fel

edit.
Hmm, iofs kanske avr:en kan köra med 3.1V (2 dioder från 4.5V), men det känns förresten inte bra om tavlan råkar ha väldigt urladdade batterier, för då kommer väl usb-strömmen smita igenom skyddsdioderna ist

[Swech]

Du kan sätta en sipmos SPD30P06P åt fel håll (baklänges)
Drain till tavlan, Source till AVR, Gate med 10K till jord.
och vips har du en i princip idiell diod som har endast millivolt spänningsfall.

Från USB sätter du en vanlig diod.

R4 förblir kopplad innan dioden från matningen från USB så drar den inget vid spänningsbortfall
från USBn...

Swech

[thomasa88]

SIPMOS är alltså en pmos med extremt låg rds_on?

Var tvungen att rita upp det för att tänka klart.

sipmos.png

Som jag förstår det kommer transistorn bara sluta när tavlan ger ifrån sig >= 3V (Vth ~= -3V). Fiffigt! Har dock lite frågor:

Varför behövs det en resistor på gaten?
Vad händer om det sitter batterier i och de tas ur medan usb-kabeln är inkopplad, kommer då usb:n driva tavlan eller kan det bli ett så långt spänningsfall att transistorn slår av?
Kommer usb-matningen komma fram till avr:en? Den vanliga dioden vill väl ha ca 4.3V på avr-sidan för att leda? Man kanske kan byta ut transistorn mot en vanlig diod, då kommer ju avr:en fortfarande klara signalnivåerna.

[Swech]

Man använder sig av dioden som finns i mosfeten.
Inkopplad bak och fram så leder dioden. Gaten har ingen inverkan.
Denna diod har extremt lågt framspänningsfall.

Skulle man ta bort matningen från tavlan och endast ha USB matningen så blir
mosfeten kopplad i "rätt" riktning men gaten är jordad vilket gör att den ej leder.

Motståndet.. Kopplingen är tagen från INFINEON och de kör med
motstånd... ingen ide att ändra ett vinnande koncept.

Kör själv denna lösning på en handenhet matad med ett 3V batteri, där mosfeten funkar
som polvändningsskydd men som ändå släpper igenom 3V vid rätt polaritet.

Swech

[thomasa88]

Aha! Jag lyckades ju rita dit source på rätt ställe men självklart tänkte jag ändå fel

Då går det alltså att skydda mot felvänd matning utan att kortsluta med en diod, trevligt!

Men avr:en kommer väl i det här fallet matas från tavlan hela tiden, förutom när den inte har batteri? Transistorlösningen var häftig, men om jag slänger dit en vanlig diod istället kommer väl usb-matningen ta över när den kopplas in och kan då driva datalinorna mot zenerdioderna vid sändning (~10 mA )

[Swech]

Ja precis
avren matas från tavlan tills dess att USBn kopplas in
Du kan köra med en vanlig diod.

Matar du pull up för USB datalinan från USB kontakten så drar den ju ingen ström från tavlan
och så sätter du AVRen i sovläge då USBn ej är inkopplad

Swech

[thomasa88]

Tack för alla svar och ideer!

Blir nog zener-modellen av v-usb med diod på båda matningarna. Krånglar det så kör jag med nivåkonvertering med 4049. Har beställt komponenter för båda lösningarna.

[MiaM]

Av den här tråden lär man kunna lära sig att 4049 inte är ESD-skyddad, eller hur? (Om den vore ESD-skyddad så skulle den ha en anslutning för ingångsmatningsspänning förutom "utgångsmatningsspänningen".

Förresten, är det inte enklare att mata både darttavla och mikrokontroller från både USB och batteri?

Annars lär du väl vilja ha den där FET-lösningen på matningen från USB och inte från darttavlan? Med FET från darttavlan så får du ju 4.5V därifrån medan USB'n aldrig kan ge mer än 4.4V med 0.6V diodspänningsfall, så mikrokontrollern kommer då alltid dra ström från darttavlan.


En annan variant är att byta till laddningsbara batterier i darttavlan. 3*1.2V = 3.6V, det går väl att köra AVR'en rakt av då?