Защита пинов от высокого напряжения. Опции

[Oleg_IT]

В системе есть вероятность попадания на выводы МС повышенного напряжения, возможно и с инверсией. Есть какие-нибудь идеи защиты. Единственное, что приходит на ум, это оптопара.

[BVU]

В любом случае оптопара сохранит работоспособность (защитит)устройства, если она даже выйдет из строя. Диодные ограничители в этом случае не всегда справляються с этой задачей, т.к. отсутствует полная гальваническая развязка. Отсюда и вывод, что использование оптронов - предпочтительнее!

[Andy Mozzhevilov]

В любом случае оптопара сохранит работоспособность (защитит)устройства, если она даже выйдет из строя. Диодные ограничители в этом случае не всегда справляються с этой задачей, т.к. отсутствует полная гальваническая развязка. Отсюда и вывод, что использование оптронов - предпочтительнее!

Какая разница, выйдет из строя оптрон или то, что за ним.
Результат один - устройство вышло из строя. Если подходить с формальной позиции, то при испытаниях на ЭМС не интересует, что там выбило, резистор или все мозги снесло - результат будет одинаков - "не удовлетворяет".
Потом, оптрон может просто перекрыть поверху, и все пролетит на контроллер в полной мере.

[BVU]

...
Какая разница, выйдет из строя оптрон или то, что за ним.
Результат один - устройство вышло из строя
...

Огромная разница. И заключается она в том, что легче заменить сгоревших оптрон, который и исполнил свою героическую функцию защиты, а не 'ковыряться' по остальной цепи выискивая следующие неисправности.
Устройства вывают дорогостоющие, и 'одноразовые'. К ним естественно и подход разный. О разных подходах в защите упомянул ранее Andy Mozzhevilov.

[Andy Mozzhevilov]

...
Какая разница, выйдет из строя оптрон или то, что за ним.
Результат один - устройство вышло из строя
...

Огромная разница. И заключается она в том, что легче заменить сгоревших оптрон, который и исполнил свою героическую функцию защиты,

Я не считаю оптрон защитным элементом, который имеет право "лечь на ДОТ", преградив путь распространению помехи. Тем более, если происходит выход из строя оптрона, то нет гарантии, что помеха не пройдет беспрепятсвенно на его выход, сокрушив все, что за ним.

а не 'ковыряться' по остальной цепи выискивая следующие неисправности.

Если встать на формальную позицию, разницы нет никакой.
Устройство после воздействия помехи не выполняет свою функцию. Этот критерий должен использоваться для оценки эффективности защиты. Насколько дорог ремонт, это вопрос вне рамкок данной дискуссий (имхо), хотя несомненно важный.

Устройства вывают дорогостоющие, и 'одноразовые'. К ним естественно и подход разный. О разных подходах в защите упомянул ранее Andy Mozzhevilov.

Подход к защите должен быть один. Если помехи указанного типа и энергии являются вероятными в месте эксплуатации, то после воздействия таких помех устройство должно продолжить работу.
Поэтому первый вопрос, который нужно задать - это определить тип и уровень помех, от которых хочется защититься.

Приведу простой пример, чтобы не быть голословным. Допустим имеем входную дискретную цепь, развязанную оптроном, напряжение изоляции 2,5 кВ, выход оптрона напрямую связан со входом uC. Подаем на дискретный вход 3 вида помех:
1. Микросекундный импульс 1/50 мкс , 2кВ
2. Наносекундные импульсы 5/50 нс, 1кВ
3. ЭСР 6 кВ.

Реакция системы:
1. Оптрон эффективно защищает вход, поскольку нет пути для протекания тока, и напряжение изоляции оптрона больше, чем амплитуда помехи.
2. Импульсы пролетают через паразитную емкость оптрона, оптрон и не помогает, и не мешает. Без дополнительных барьеров между оптроном и входом uC последний будет колбасить.
3. Импульс ЭСР перекрывает оптрон и летит счастливо дальше, убивая всю защищаемую схему.

Поэтому без конкретизации типа помех, от которых хочется защититься говорить о методах защиты бессмысленно.

[Oleg_IT]

Спасибо всем за информацию.
Уточняю условия работы схемы.
Уровни помех гораздо скромнее, чем кВ-ы, порядка 50В, но и этого достаточно чтобы похоронить порт AVR-ки. Фронт порядка 1мкс. Одни порты на вход, другие на выход. Функциональность портов не меняется. Если есть решения для реверсивных использований портов, то это тоже интересно. Может кто даст ссылку на схемку.

[Andy Mozzhevilov]

Спасибо всем за информацию.
Уточняю условия работы схемы.
Уровни помех гораздо скромнее, чем кВ-ы, порядка 50В, но и этого достаточно чтобы похоронить порт AVR-ки. Фронт порядка 1мкс. Одни порты на вход, другие на выход. Функциональность портов не меняется. Если есть решения для реверсивных использований портов, то это тоже интересно. Может кто даст ссылку на схемку.

По поводу входа, можно сделать так, как написал АК.
Можно поставить параллельно входу варистор на напряжение Vcc + 10-15%, а между варистором и входом последовательно резистор из расчета максимально допустимого тока через встроенные диоды порта.
Вместо варистора использовать однонаправленный TVS, это даже будет несколько лучше.
По поводу защиты выходных линий, так нужно разобраться, как на выходных линиях может что-то появляться, то есть куда они подключены, какое допустимо выходное сопротивление этих линий. Если выходное сопротивление можно сделать относительно большим, то можно их защищать так-же, как и входные.