защита пинов МК, как защитить от кривых рук Опции

[prottoss]

Разрабатываю девайс на ATmega128, где пара портов, один из которых с ADC, будут использоваться неизвестно как, неизвестно кем и неизвестно почему . Встал вопрос, как защитить данные пины от неправильных действии юзера (в разумных пределах). Пока вижу решение поставить на каждый вход пару диодов в обратном включении к земле и к питанию, и, последовательно с пином резистор 330-470 Ом... Опять же, какие диоды ставить? Достаточно ли поставить просто "быстрые" или Шоттки? Достаточно ли будет этих цепей для порта с ADC? Возможно, некоторые пины порта будут использоваться как входы ADC, а некоторые как GPIO.

Заранее спасибо за ответы.

Прикрепленные изображения

 

[GDI]

От неизвестно кого, неизвестно чего не защитишь, да еще и так чтоб неизвестно чему работать не мешало. Стоит ли тогда с этим заморачиваться? Может достаточно в описании написать что можно, а чего нельзя?

[prottoss]

От неизвестно кого, неизвестно чего не защитишь, да еще и так чтоб неизвестно чему работать не мешало. Стоит ли тогда с этим заморачиваться? Может достаточно в описании написать что можно, а чего нельзя?

Вот как раз чего защищать, и чему работать внутри платы известно . А защита то в основном подразумевается от попадания на входы относительно высокого напряжения, или напряжения отрицательной полярности.

[viael]

Разрабатываю девайс на ATmega128, где пара портов, один из которых с ADC, будут использоваться неизвестно как, неизвестно кем и неизвестно почему . Встал вопрос, как защитить данные пины от неправильных действии юзера (в разумных пределах). Пока вижу решение поставить на каждый вход пару диодов в обратном включении к земле и к питанию, и, последовательно с пином резистор 330-470 Ом... Опять же, какие диоды ставить? Достаточно ли поставить просто "быстрые" или Шоттки? Достаточно ли будет этих цепей для порта с ADC? Возможно, некоторые пины порта будут использоваться как входы ADC, а некоторые как GPIO.

Заранее спасибо за ответы.

http://www.caxapa.ru/sch/protect_logic.html

[Alex11]

Шоттки там не обязательны, но лучше ставить быстрые и с малой емкостью, чтобы не мешали. Вопрос защиты выходов более серьезный, если они будут работать не на CMOS, то может оказаться, что 300-400 ом последовательно многовато, а если меньше - защита хуже, особенно если в данный момент это не выход, а вход. Если это возможно, я бы разделил выходы и входы и поставил разные резисторы.

[Igor26]

Еще ставят параллельно входу/выходу сапрессор и с ним последовательно самовосстанавливающийся предохранитель.

Опять же, какие диоды ставить?

Лично я ставлю диодную сборку BAV99, специально для таких целей предназначенную.

[prottoss]

Шоттки там не обязательны, но лучше ставить быстрые и с малой емкостью, чтобы не мешали. Вопрос защиты выходов более серьезный, если они будут работать не на CMOS, то может оказаться, что 300-400 ом последовательно многовато, а если меньше - защита хуже, особенно если в данный момент это не выход, а вход. Если это возможно, я бы разделил выходы и входы и поставил разные резисторы.

Я как раз создал тему со скрытой надеждой прояснить вопрос по Шоттки-не-Шотки. Быстрые не-Шоттки имеют падение напряжения такое же (если не больше) чем встроенные. Таким образом они, ИМХО, работать не будут

Еще ставят параллельно входу/выходу сапрессор и с ним последовательно самовосстанавливающийся предохранитель.

Опять же, какие диоды ставить?

Лично я ставлю диодную сборку BAV99, специально для таких целей предназначенную.

Я тоже на них загляделся, но одолевают сомнения, приведенные выше мной и по ссылке viael

[beer_warrior]

Я тоже на них загляделся, но одолевают сомнения, приведенные выше мной и по ссылке viael

Есть замечательные игрушки - BAT54S-V

[rezident]

Чтобы не пролетать с превышением напряжения на входе МК из-за сравнительно большого падения на обычных диодах, типа BAV99, верхний диод сборки "опирают" не на VCC, а на стабилитрон (TVS) с напряжением стабилизации на 0,3В ниже чем напряжение питания. Этим же "убивают" и "второго зайца" - отсекают дополнительный ток, который может течь в питание Vcc ("подбрасывая" его в случае небольшого собственного потребления МК) при срабатывании защиты по ограничению входного уровня напряжения по изначальной схеме. Далеко не все стабилизаторы "умеют" контролировать превышение напряжения на выходе. Стабилизаторы на основе 7805, LM317 в принципе такого не могут.

[KA_ru]

Я тоже на них загляделся, но одолевают сомнения, приведенные выше мной и по ссылке viael

Есть замечательные игрушки - BAT54S-V

поддерживаю!!! два диода работают лучше всех.
можно улучшить схему поставив параллельно конденсатор.
и разместить его очень близко к диода.
но это не обязательно. Испытывал устройство на 15КВ.
кроме диодов всё остальное горело.

[prottoss]

Чтобы не пролетать с превышением напряжения на входе МК из-за сравнительно большого падения на обычных диодах, типа BAV99, верхний диод сборки "опирают" не на VCC, а на стабилитрон (TVS) с напряжением стабилизации на 0,3В ниже чем напряжение питания. Этим же "убивают" и "второго зайца" - отсекают дополнительный ток, который может течь в питание Vcc ("подбрасывая" его в случае небольшого собственного потребления МК) при срабатывании защиты по ограничению входного уровня напряжения по изначальной схеме. Далеко не все стабилизаторы "умеют" контролировать превышение напряжения на выходе. Стабилизаторы на основе 7805, LM317 в принципе такого не могут.

Со стабилитроном, это конечно, интересно, но зачем городить огород, если можно поставить "просто Шоттки"? .

[Dog Pawlowa]

Чтобы не пролетать с превышением напряжения на входе МК из-за сравнительно большого падения на обычных диодах, типа BAV99, верхний диод сборки "опирают" не на VCC, а на стабилитрон (TVS) с напряжением стабилизации на 0,3В ниже чем напряжение питания. Этим же "убивают" и "второго зайца" - отсекают дополнительный ток, который может течь в питание Vcc ("подбрасывая" его в случае небольшого собственного потребления МК) при срабатывании защиты по ограничению входного уровня напряжения по изначальной схеме. Далеко не все стабилизаторы "умеют" контролировать превышение напряжения на выходе. Стабилизаторы на основе 7805, LM317 в принципе такого не могут.

Мне кажется, это неактуально в схемах с питанием от сети, если увеличить резисторы, чтобы ток через защитные диоды не превышал допустивый при разумных перегрузках (в 2-3 раза), и если параллельно контроллеру включить балласт для сбора этих токов.

[gormih]

Я тоже на них загляделся, но одолевают сомнения, приведенные выше мной и по ссылке viael

Есть замечательные игрушки - BAT54S-V

Во всех моих разработках такие стоят :-) Действительно неплохо защищают (в разумных пределах конечно)

[Rst7]

Чтобы не пролетать с превышением напряжения на входе МК из-за сравнительно большого падения на обычных диодах, типа BAV99, верхний диод сборки "опирают" не на VCC, а на стабилитрон (TVS) с напряжением стабилизации на 0,3В ниже чем напряжение питания. Этим же "убивают" и "второго зайца" - отсекают дополнительный ток, который может течь в питание Vcc ("подбрасывая" его в случае небольшого собственного потребления МК)...

Тоже не все так просто. Вспомним, что при повышении тока возрастает напряжение стабилизации. Например, для P6KE6.8 напряжение при токе 143А (его максимальный импульсный) доходит до 10.5 вольт. Даже импульс в 25А (40 ом на 1кВ, микросекундная помеха) поднимет напряжение до 8 вольт легко... Эти рассуждения распространяются на стабилитроны с напряжением Vcc-0.3 (т.е. меньше, чем 6.8), а кроме того такие трудно найти с большим импульсным током. В принципе нормально будет поставить P6KE6.8A на минус питания и резистор между ним и лапкой номиналом в пару килоом (что обеспечит ток через защитные диоды не более 2-3х мА).

[muravei]

Со стабилитроном, это конечно, интересно, но зачем городить огород, если можно поставить "просто Шоттки"? .

А куда эти Ваши "просто Шоттки" денут лишнее "электричество"?
Я вот только думаю, что стабилитрон на небольшое напряжение(менее 7в) обладает довольно пологой хар-кой . Лучше посмотреть на защитные диоды.
Может сделать двухступенчатую защиту, добавив еще резистор.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Rst7]

Со стабилитроном, это конечно, интересно, но зачем городить огород, если можно поставить "просто Шоттки"? .

А куда эти Ваши "просто Шоттки" денут лишнее "электричество"?
Я вот только думаю, что стабилитрон на небольшое напряжение(менее 7в) обладает довольно пологой хар-кой . Лучше посмотреть на защитные диоды.
Может сделать двухступенчатую защиту, добавив еще резистор.

Да лишних деталей много. Нафиг R1, VD1, VD5, вместо VD2 - супрессор на 6.8 и будет неубиенная схема (только земля должна быть толстой и правильно разведеной).

[muravei]

Да лишних деталей много. Нафиг R1, VD1, VD5, вместо VD2 - супрессор на 6.8 и будет неубиенная схема

Voltage on any Pin except RESET
with respect to Ground ................................-0.5V to VCC+0.5V

Maximum Operating Voltage ............................................ 6.0V
Пральна , "мы дорогих лекарств не пользуем,если пациет выживет то он и так выживет..."
супрессор на 6.8, а надо на 5.5в.

[Rst7]

Да лишних деталей много. Нафиг R1, VD1, VD5, вместо VD2 - супрессор на 6.8 и будет неубиенная схема

Voltage on any Pin except RESET
with respect to Ground ................................-0.5V to VCC+0.5V

Maximum Operating Voltage ............................................ 6.0V
Пральна , "мы дорогих лекарств не пользуем,если пациет выживет то он и так выживет..."
супрессор на 6.8, а надо на 5.5в.

Да нет. Все правильно. Надо резистор с таким номиналом, чтобы ток через защитные диоды не превысил пары мА, и все в порядке...

Ах да, перегруз питания... ну тут уже можно стабилитрон хиленький ставить. Но после резистора

[prottoss]

Со стабилитроном, это конечно, интересно, но зачем городить огород, если можно поставить "просто Шоттки"? .

А куда эти Ваши "просто Шоттки" денут лишнее "электричество"?
Я вот только думаю, что стабилитрон на небольшое напряжение(менее 7в) обладает довольно пологой хар-кой . Лучше посмотреть на защитные диоды.
Может сделать двухступенчатую защиту, добавив еще резистор.

Какое такое электричество? Я что то вообще не пойму ход Вашей мысли... Зачем еще один резистор? Зачем стабилитрон?

[rezident]

Может сделать двухступенчатую защиту, добавив еще резистор.

Ваша схема и идея верная, только не хватает резистора для задания обратного смещения диодов. Т.е. от Vcc в точку соединения катодов стабилитрона и верхнего диода. Cтабилитрон я обычно ставлю из серии BZV55, кратковременно он может до 6А выдержать. BAV99 до 1А в течение секунды. Так что в криминальном случае должен сгореть проходной резистор, а МК обязан остаться целым. На резистор (и даже на BAV99) глубоко начхать, ведь главная цель подобной защиты - защитить МК.
P.S. напряжение стабилизации стабилитрона по идее нужно брать Vcc+0.3...0.5V-0.65V. Т.е. при 5В питании типа BZV55C4V7-BZV55C5V1, при 3.3В питании BZV55C3V0. На пологую ВАХ стабилитрона можно положить, т.к. небольшое превышение над Vcc напряжения в средней точке соединения диодов не вызовет криминального значения тока через защитные диоды МК, т.к. там перед самым входом МК стоит еще один токограничивающий резистор.

[prottoss]

т.к. там перед самым входом МК стоит еще один токограничивающий резистор.

Хм... А можно указать на конкретное место в даташите, где про это писанно? Что то не припоминаю про резистор...

[rezident]

т.к. там перед самым входом МК стоит еще один токограничивающий резистор.

Хм... А можно указать на конкретное место в даташите, где про это писанно? Что то не припоминаю про резистор...

Не в даташите, а в схеме от muravei

[prottoss]

т.к. там перед самым входом МК стоит еще один токограничивающий резистор.

Хм... А можно указать на конкретное место в даташите, где про это писанно? Что то не припоминаю про резистор...

Не в даташите, а в схеме от muravei

Все же не пойму, зачем городить два резистора, если можно поставить Шоттки - таким образом внутренние диоды МК исключаются из работы и отпадает надобность в дополнительном резисторе. Ну а стабилитрон можно конечно поставить... Но только один!

[rezident]

т.к. там перед самым входом МК стоит еще один токограничивающий резистор.

Хм... А можно указать на конкретное место в даташите, где про это писанно? Что то не припоминаю про резистор...

Не в даташите, а в схеме от muravei

Все же не пойму, зачем городить два резистора, если можно поставить Шоттки - таким образом внутренние диоды МК исключаются из работы и отпадает надобность в дополнительном резисторе. Ну а стабилитрон можно конечно поставить... Но только один!

А где вы на схеме увидели два стабилитрона?
Рекламируемый вами диод Шоттки (BAT54S) сам по себе не есть панацея для схемы защиты. При экстратоках падение напряжения на нем ничуть не меньше, чем у кремниевого диода при нормальном токе и уж всяко выше искомого превышения в 0,5В над питанием МК (см. внимательно datasheet BAT54). Тем более не стоит надеятся, что внутренние (которые в МК) защитные диоды открываются ровно при напряжении 0,5В. Это напряжение указано ориентировочно и означает то, что при напряжении, приложенном к пину выше указанного Vcc+0,5В, значение протекающего через диод тока может превышать максимально допустимый ток, который выдерживают защитные диоды. Дальше (выше по напряжению) может наступить либо лавинный пробой, который может перейти в тепловой пробой, либо тиристорное защелкивание пина, которое опять же может в тепловой пробой перейти.
muravei нормальную схему (с учетом моего замечания) нарисовал. Мы такие схемы защиты используем довольно часто.

[prottoss]

А где вы на схеме увидели два стабилитрона?

Это такая шутка была :-)

Рекламируемый вами диод Шоттки (BAT54S) сам по себе не есть панацея для схемы защиты.

Я не рекламировал диод Шоттки :-) Я как раз и создал тему для того, чтобы прояснить для себя данный вопрос.

При экстратоках падение напряжения на нем ничуть не меньше, чем у кремниевого диода при нормальном токе и уж всяко выше искомого превышения в 0,5В над питанием МК (см. внимательно datasheet BAT54). Тем более не стоит надеятся, что внутренние (которые в МК) защитные диоды открываются ровно при напряжении 0,5В. Это напряжение указано ориентировочно и означает то, что при напряжении, приложенном к пину выше указанного Vcc+0,5В, значение протекающего через диод тока может превышать максимально допустимый ток, который выдерживают защитные диоды. Дальше (выше по напряжению) может наступить либо лавинный пробой, который может перейти в тепловой пробой, либо тиристорное защелкивание пина, которое опять же может в тепловой пробой перейти.
muravei нормальную схему (с учетом моего замечания) нарисовал. Мы такие схемы защиты используем довольно часто.

Да схема то нормальная. Но лишний резистор, конечно, ставить жалко:-) Чтож, возьму данную схему на вооружение...

[xemul]

Для защиты входов контроллера от ESD использую двухступенчатую схему, причем наружный резистор в схеме от muravei состоит из двух последовательно включенных типоразмера 1206 (один или два 0805 просто пробиваются). Например, на ноге МК, работающей с далласовскими таблетками висит, начиная со снаружи, 2х51 Ом 1206, супрессор P6KE5.6, 100 Ом 0805. Vcc = 5 В.
Первая цепочка пытается ограничить напряжение на уровне, безопасном для слива остатков через внутренние диоды МК.

[muravei]

только не хватает резистора для задания обратного смещения диодов.

Да и это решит проблему с емкостью и утечкой стабилитрона или супрессора.

[plombir]

Интересная тема.
А вот как на практике защищаются входы, например, с таблетки i-Button?
А если корпус из металла, то какую степень "жесткости" по ЭМП выдерживал этот вход у Вас?
Ведь для тех кто будет "бить разрядом" по изделию, не ударить по самому гнезду считается верхом неприличия. Да и из любопытства по нему пройдутся.

[HARMHARM]

Для защиты входов контроллера от ESD использую двухступенчатую схему, причем наружный резистор в схеме от muravei состоит из двух последовательно включенных типоразмера 1206 (один или два 0805 просто пробиваются). Например, на ноге МК, работающей с далласовскими таблетками висит, начиная со снаружи, 2х51 Ом 1206, супрессор P6KE5.6, 100 Ом 0805. Vcc = 5 В.
Первая цепочка пытается ограничить напряжение на уровне, безопасном для слива остатков через внутренние диоды МК.

+1. Две штуки 0805 пробиваются, однозначно 1206!

[muravei]

Кстати, в 1 Радио полевики в качестве защитных диодов.
Из достоинств - напряжение может быть примерно от 2,5 в. а интересно как у них с "прямоугольностью"?
На картинке двухсторонний ограничитель.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[rezident]

Для защиты входов контроллера от ESD использую двухступенчатую схему, причем наружный резистор в схеме от muravei состоит из двух последовательно включенных типоразмера 1206 (один или два 0805 просто пробиваются). Например, на ноге МК, работающей с далласовскими таблетками висит, начиная со снаружи, 2х51 Ом 1206, супрессор P6KE5.6, 100 Ом 0805. Vcc = 5 В.
Первая цепочка пытается ограничить напряжение на уровне, безопасном для слива остатков через внутренние диоды МК.

Количество, номинал и размер резисторов зависят от того, с каким "дураком" "воевать" предполагается

[Rst7]

Количество, номинал и размер резисторов зависят от того, с каким "дураком" "воевать" предполагается

В роли дурака обычно выступает организация проводящая испытания на ЭМС (сертификационные, или другие)

[МП41]

Защитные диоды можно "запитать" от напряжения, меньшего чем питание контроллера, правда это проще к верхнему диоду применить.

[rezident]

Защитные диоды можно "запитать" от напряжения, меньшего чем питание контроллера, правда это проще к верхнему диоду применить.

Защитные диоды не нужно "запитывать" нужно как раз обеспечить отвод тока в случае срабатывания защиты. Причем обеспечить так, чтобы уровень напряжения на защищаемом входе не превысил критического для него (обычно VCC+0.5V и VDD-0.5V).
Любопытно, а зачем вы поднимаете тему полуторагодовалой давности? Вас эта тема почему-то волнует? Психотерапевты в таких случаях вкрадчиво спрашивают: "вы хотите об этом поговорить?"

[МП41]

Любопытно, а зачем вы поднимаете тему полуторагодовалой давности? Вас эта тема почему-то волнует? Психотерапевты в таких случаях вкрадчиво спрашивают: "вы хотите об этом поговорить?"

Для разнообразия, нечего пыли скапливаться. Вполне интересная тема.

[rezident]

Вполне интересная тема.

Тема интересная и полезная, но ее на форуме в том или ином виде обсуждали уже десятки раз. Воспользуйтесь поиском для разнообразия.

[МП41]

Я её поиском и нашёл.

[defunct]

вот и поговорили

[EugeNNe]

В роли дурака обычно выступает организация проводящая испытания на ЭМС (сертификационные, или другие)

И "дурака" можно классифицировать хотя бы приблизительно в соответсвии с ГОСТОМ.... " дурак" такой то степени жёсткости и девайсина должна после его воздействия функционировать по соответсвующему классу....