Добрый день.

Есть плата (не я автор), у которой шлейфы порядка 50-100 метров через резистор 270 ом подключены к микроконтроллеру PIC16F73. После резистора стоит стабилитрон BZX84 на 4,7 вольта. Входы используются как входы АЦП. Заказчик жалуется что при попадании на них 12 вольт выгорают ноги микроконтроллера, а они правда иногда выгорают.

Взял я спаял резистор и стабилитрон и посмотрел что там после стабилитрона получается. Получилось что кратковременные импульсы доходят до 7,5 вольт.


Слишком медленно срабатывание стабилитрона подумал я и поставил TVS - esda5v3l. Но ситуация не изменилась. В целом такие же всплески превышающие защитное напряжение, так же примерно до 7,5 вольт.



По описание PICа напряжение на входах не должно превышать напряжение питания плюс 0,3 вольта, то есть не больше 5,3 вольт в моём случае. Не знаю насколько плохо для PICа такое кратковременное превышение, но видимо плохо, раз ноги горят.

Почему не успевает быстрее срабатывать TVS диод, если по разным описаниям они должны срабатывать за пикосекунды? Как с эти бороться кроме гальванической развязки?

Сообщение отредактировал IgorAVR2 - Feb 25 2017, 16:56

TVS надо ставить ДО, резистора- а не после . Резистор ограничит ток который будет проходить через защитные диоды внутри МК, соответственно основной удар придется именно на TVS. Т.е цепочка "вход-TVS-резистор-мк".

И неплохо также учитывать такое явление как clamping voltage. Но при таком диоде и DC 12В все равно что-то сгорит.

конденсатор ?

Вам бы привести фрагмент схемы для лучшего понимания. Например, Вы не указали напряжение питания контроллера, не описали как организованы A/D входы, их входное сопротивление и так далее. Совершенно непонятно об источнике 12 вольт, как о потенциальной опасности. Могу лишь напомнить, что 100 метров провода - это неслабая индуктивность порядка 150мкГн и такая же эффективная антенна. Подключать такое счастье напрямую в A/D всегда проблемно: желательно либо заботиться о демпфировании, либо огранизовывать крепкую защиту как clamp.

А лучше и участок платы в том месте- причем так чтобы было хорошо видно организацию земель. Если она петлей по всей плате и твс включен ниткой километровой- то толку конечно же нет от него.

Конденсатор не помогает, ставил на 1 нФ и на 100 нФ.



В моём случае схема это и есть резистор, а за ним стабилитрон или TVS - тупо взял и спаял их отдельно для эксперимента, осциллограммы с них. А на плате так и организованно резистор последовательно между самим входом и ножкой МК и со стороны МК стабилитрон, больше ничего нету по входам. Напряжение питания контроллера 5 вольт. Откуда берутся 12 вольт у заказчика я сам не знаю, возможно не правильный монтаж, я же их брал с блока питания.
И т.к. плата не моей разработки и часть плат уже спаянно, то вопрос стоит как с минимальными навесными "напайками" решить эту проблему.

а резистор ? схему, короче, и плату

К сожалению у меня нету рисунка платы, но никакого криминала там нет с точки зрения разводки. А вот по факту, с электрической точки зрения, на контроллер поступает напряжение выше допустимого даже без учёта платы.





Схема которую спаял отдельно с которой снял осциллограммы. Конденсатор ставлю или нет ситуация не меняется и картинка тоже. VD1 это или стабилитрон или TVS.

Сообщение отредактировал IgorAVR2 - Feb 25 2017, 17:55

Если минимальными действиями, то:
1) Замените последовательный резистор 270ом, на резистор 2КОм (или больше).
2) Параллельно стабилитрону (или вместо него) поставьте керамический конденсатор 0,1мкф.
Этого должно быть достаточно.


Сообщение отредактировал @Ark - Feb 25 2017, 17:56

1) Это у нас последний и запасной вариант, т.к. на шлейфах висят резисторы и придётся менять их. Об этом думали но пока решили отложить это.
2)Конденсатор вообще не помогает - с ним пики те же как оказалось. Я тоже думал что конденсатор решит все проблемы, а нет. По крайне мере с резистором на 270 ом.

После входного резистора лучше поставить два диода шоттки "враспорку", то есть один на землю, а другой на питание контроллера при условии достаточного конденсатора по питанию. Входной конденсатор (вместе с входным резистором) определяет полосу пропускания сигнала для A/D, поэтому увеличивать его безнаказанно нельзя, к сожалению. Применение обычных стабилитронов ниже 5.6В в сигнальных цепях нежелательно из-за больших токов утечек.

Между диодом и конденсатором резистор включите и "проверьте".

Годится только для слабеньких импульсов статики.

Как понимать clamping voltage ? Если это максимальное значение при котором может сработать стабилитрон или TVS то он всё равно меньше намного чем у меня на практике получается.

Конденсатор нужно непосредственно к ноге пика ставить, и обязательно в сочетании с резистором достаточного номинала.
Вы посчитайте, какой мгновенный ток пойдет через ногу пика и встроенный защитный диод - в питание пика (или в землю), если, к примеру,
наведется вольт 50 (с запасом). И сопоставьте с разрешенными 25мА через защитные диоды.
Почему такие "выбросы" пропускают TVS или супрессоры - это отдельный вопрос...



Конечно, нельзя. Но для большинства применений - даже резистор 10К и конденсатор 0.1мкф - вполне приемлемый вариант.
Кроме специальных случаев, которые нужно рассматривать отдельно.

Так вот собственно это основной вопрос на который я хочу получить ответ. Почему он не успевает срабатывать на короткие (десятки наносекуд) импульсы, хот я по идее должен?