Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Сгорает MCU при упралении LED
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Сайт и форум > В помощь начинающему > Схемотехника
Sergey_N
привет!

Нужна помощь по сабжу. Вкратце, сгорает контроллер при управлении светодиодом, катод которого напрямую подключен к пину. Ограничительный резистор выбран из расчета 10-15мА, при параметрах по даташиту output current source/sunk by any IO pin 25mA. Сгорание проявляется в КЗ между пином питания и пином земли.

Теперь подробнее. Есть stm32f373, нужно сделать опторазвязку для его бутлоадера через UART. Оптопара MOCD213M (http://www.farnell.com/datasheets/1725574.pdf) . Как только я подключаю диод к ноге и пытаюсь прошить контроллер, дивайс дохнет в момент ответа.

Вопросов 2:
1) Реально ли в подобных контроллерах управлять светодиодами напрямую, без буферов? 15мА на вход - не много ли? Раньше я работал с АВР и без проблем пропускал такой ток через внутренние цепи.
2) Может ли влиять на подобное поведение количество ног для питания и земли? В моем 48-ногом экземпляре для цифры всего одна нога для питания и одна нога для земли.

Заранее спасибо.
Сергей.
=AK=
Цитата(Sergey_N @ Apr 26 2015, 20:14) *
Ограничительный резистор выбран из расчета 10-15мА,

Оптопара MOCD213M


Непонятно зачем вы гоните такой большой ток. Оптопаре вполне достаточно пары миллиампер, или даже меньше.

aaarrr
Цитата(Sergey_N @ Apr 26 2015, 13:44) *
Как только я подключаю диод к ноге и пытаюсь прошить контроллер, дивайс дохнет в момент ответа.

Звучит несколько неправдоподобно. Обычно выходы достаточно длительное время способны выдержать даже прямое замыкание с землей или питанием. Для мгновенного уничтожения нужны более жесткие условия (например, подать напряжение больше VDD).
stoker
Цитата(Sergey_N @ Apr 26 2015, 13:44) *
В моем 48-ногом экземпляре для цифры всего одна нога для питания и одна нога для земли.

там вроде должно быть 2 ноги питания.
Plain
При развязке нескольких киловольт импульсных помех сдвоенным однонаправленным неэкранированным оптроном всё в точности так и должно быть.
kovigor
Цитата(Plain @ Apr 26 2015, 14:28) *
При развязке нескольких киловольт импульсных помех сдвоенным однонаправленным неэкранированным оптроном всё в точности так и должно быть.

Импульсная помеха проходит через емкость оптрона ?
Plain
Легко. Далее защёлкивает кристалл и он характерно выгорает. Но здесь она вообще просто по плате может свободно ходить — оптрон-то, повторю, однонаправленный, а передача двунаправленная, так что, между первичкой и вторичкой всего доли миллиметра.
Sergey_N
Цитата(=AK= @ Apr 26 2015, 14:04) *
Непонятно зачем вы гоните такой большой ток. Оптопаре вполне достаточно пары миллиампер, или даже меньше.

Там по все параметры приведены для 10мА, а мне жестко надо 115200, вот я и взял чуть больше.

Цитата(aaarrr @ Apr 26 2015, 14:05) *
Звучит несколько неправдоподобно. Обычно выходы достаточно длительное время способны выдержать даже прямое замыкание с землей или питанием. Для мгновенного уничтожения нужны более жесткие условия (например, подать напряжение больше VDD).

Я не говорил, что мгновенно. Я говорил в момент ответа, а сколько там импульсов проходит, я не знаю. И я не подаю питание, а замыкаю катод на землю

Цитата(stoker @ Apr 26 2015, 14:21) *
там вроде должно быть 2 ноги питания.

Для цифры - 2. Остальные ЦАП/АЦП

Цитата(Plain @ Apr 26 2015, 14:28) *
При развязке нескольких киловольт импульсных помех сдвоенным однонаправленным неэкранированным оптроном всё в точности так и должно быть.

Да все в тепличных условиях происходит
aaarrr
Цитата(Sergey_N @ Apr 27 2015, 22:18) *
Я не говорил, что мгновенно. Я говорил в момент ответа, а сколько там импульсов проходит, я не знаю.

Это и есть мгновенно. Не мгновенно - это минуты.

Цитата(Sergey_N @ Apr 27 2015, 22:18) *
И я не подаю питание, а замыкаю катод на землю

То был просто пример, как можно быстро угробить выход.

Не представляю, как можно светодиодом в тепличных условиях угробить процессор. Схему включения можете привести?
Sergey_N
Цитата(aaarrr @ Apr 27 2015, 22:38) *
Это и есть мгновенно. Не мгновенно - это минуты.


То был просто пример, как можно быстро угробить выход.

Не представляю, как можно светодиодом в тепличных условиях угробить процессор. Схему включения можете привести?


Вот и я раньше не представлял. Схема в аттаче
aaarrr
Цитата(Sergey_N @ Apr 27 2015, 23:01) *
Вот и я раньше не представлял. Схема в аттаче

VDA и VDD из одного источника, или из разных?

Во время прошивки к процессору ничего больше не подключено?
zombi
Оптрон рабочий? меняли?
Sergey_N
Цитата(aaarrr @ Apr 27 2015, 23:18) *
VDA и VDD из одного источника, или из разных?

Во время прошивки к процессору ничего больше не подключено?

Разные, на VDA стоит REF196GS. Больше ничего не подключено - первое, что было сделано - собрана плата без лишних компонентов.

Цитата(zombi @ Apr 27 2015, 23:25) *
Оптрон рабочий? меняли?


Собирал несколько экземпляров плат с минимальным количеством компонентов. Везде одни симптомы.

Вопрос, на самом деле, стоит в том, стоит ли переделать схему и вставить буфер или это какая-то глобальная ошибка, которая всплывет еще где-нибудь?
aaarrr
Цитата(Sergey_N @ Apr 27 2015, 23:39) *
Вопрос, на самом деле, стоит в том, стоит ли переделать схему и вставить буфер или это какая-то глобальная ошибка, которая всплывет еще где-нибудь?

Надо причину найти, а её пока что-то не видно.

Без процессора работу оптронов и драйвера смотрели?
gerber
Смотрите питание процессора в момент начала передачи. Возможно, при увеличении нагрузки стабилизатор питания ведет себя некорректно, и он может допустить выбросы высокого напряжения по выходу. Особенно это может случиться, если в цепи обратной связи стабилизатора по ошибке поставлена какая-нибудь "сглаживающая" емкость.
Sergey_N
Цитата(aaarrr @ Apr 27 2015, 23:51) *
Надо причину найти, а её пока что-то не видно.

Без процессора работу оптронов и драйвера смотрели?


Собирал на коленке оптрон + пара переменных резисторов - работает.

Забыл добавить, что при резисторах как указано на схеме (360 Ом), токи по расчету порядка (3.3 - 1.25) / 260 ~= 5 мА и все в принципе работает, но на низких скоростях, т.к. фронты оказались далеки от паспортных 1.6мкс, я еле завел на 4800бод. А мой первый экземпляр сгорел, когда я снизил сопротивление до ~100 Ом.

Цитата(gerber @ Apr 28 2015, 00:07) *
Смотрите питание процессора в момент начала передачи. Возможно, при увеличении нагрузки стабилизатор питания ведет себя некорректно, и он может допустить выбросы высокого напряжения по выходу. Особенно это может случиться, если в цепи обратной связи стабилизатора по ошибке поставлена какая-нибудь "сглаживающая" емкость.


Да я не использую регулируемые стабилизаторы.

Вот еще какой момент. В даташите на оптрон многие данные приведены для Vce = 10V. Значит ли это, что характеристики оптрона будут значительно хуже при 3.3В или 5В при тех же токах?
zombi
применить ISO722x или подобное не?
ISO722x Dual Channel Digital Isolators
Plain
Цитата(Sergey_N @ Apr 27 2015, 22:18) *
всё в тепличных условиях происходит

Вообще-то, необходимость гальванической развязки всегда была прямо противоположным, т.е. суровым условием.

С одной стороны виднеются некие +15 В с неизвестным потенциалом относительно пресловутых коленок, ну или пола лаборатории, с другой — последовательный порт некоего хоста со вторым неизвестным потенциалом относительно того же пола. И между этими потенциалами — доли миллиметра задохликов оптронов и намотанного внавал трансформатора преобразователя напряжения, предназначенного для местных задач. Ко всему этому ещё добавляется неизвестная, а потому считаемая по худшему случаю, т.е. "нитками" и т.п. нарушениями всех мыслимых правил, разводка.
prototype
Вообще, оптроны общего применения вроде примененного вами МОС213 по определению медленные и плохо подходят для таких вещей как развязка на 115200. Лучше использовать либо более быстрые оптроны, причем желательно с логическим выходом, так как простой фототранзистор с открытым коллектором уродует нарастающий фронт до полной непригодности для чего либо выше буквально 5 КГц. Мы когда-то для таких целей использовали Н11L1. У него внутри есть буфер, поэтому хотя у него тоже ОК, но при рекомендованном сопротивлении нагрузки порядка 300 Ом на скорости 115200 работает он вполне прилично. Плюс параллельно светодиоду в оптроне ставили резистор 1,5...2 КОм - это существенно улучшает (уменьшает) задержку выключения оптрона. Хороший выбор - использование Аваговских (ех-НР, ех-Аджилент) быстрых оптронов, но больно у них ценник негуманный. Тогда уж наверно действительно дешевле будет специализированные логические развязки: IL7**, ADuM1***, Si8*** или тексасовские (не помню так влет их наименование). Только если по внешнему входу могут быть большие статические помехи лучше подстраховаться и нормально защитить. У нас когда-то при грозах в Сибири улетали ADuM2483 (485-й интерфейс с интегрированной развязкой), вылечили использованием по внешним линиям SMBJ5V6. Более дохлые ESDA6V1 умирали вместе с интерфейсом.
Упссс... не заметил сразу, что коллега выше привел обозначение тексасовских развязок...
adnega
По схеме не понял - напряжение питание МК прямо от блока питания подается? Или есть локальный LDO?
halfdoom
Скорее всего, где то косяк с разводкой земли, питания или блокировочных емкостей. Когда вы управляете относительно мощной нагрузкой, всплески напряжения защелкивают кристалл и он сгорает. А сам по себе STM32F107 прекрасно управляет полутора десятком оптронов при токе 7-10мА.
Sergey_N
Цитата(zombi @ Apr 28 2015, 00:20) *
применить ISO722x или подобное не?
ISO722x Dual Channel Digital Isolators


Удобная штука, спасибо за наводку.

Цитата(prototype @ Apr 28 2015, 07:06) *
Вообще, оптроны общего применения вроде примененного вами МОС213 по определению медленные и плохо подходят для таких вещей как развязка на 115200. Лучше использовать либо более быстрые оптроны, причем желательно с логическим выходом, так как простой фототранзистор с открытым коллектором уродует нарастающий фронт до полной непригодности для чего либо выше буквально 5 КГц. Мы когда-то для таких целей использовали Н11L1. У него внутри есть буфер, поэтому хотя у него тоже ОК, но при рекомендованном сопротивлении нагрузки порядка 300 Ом на скорости 115200 работает он вполне прилично. Плюс параллельно светодиоду в оптроне ставили резистор 1,5...2 КОм - это существенно улучшает (уменьшает) задержку выключения оптрона. Хороший выбор - использование Аваговских (ех-НР, ех-Аджилент) быстрых оптронов, но больно у них ценник негуманный. Тогда уж наверно действительно дешевле будет специализированные логические развязки: IL7**, ADuM1***, Si8*** или тексасовские (не помню так влет их наименование). Только если по внешнему входу могут быть большие статические помехи лучше подстраховаться и нормально защитить. У нас когда-то при грозах в Сибири улетали ADuM2483 (485-й интерфейс с интегрированной развязкой), вылечили использованием по внешним линиям SMBJ5V6. Более дохлые ESDA6V1 умирали вместе с интерфейсом.
Упссс... не заметил сразу, что коллега выше привел обозначение тексасовских развязок...


Раньше использовали 4n35 на скоростях до 36600, но вот захотелось компактности и скорости повыше. Сейчас думаю, что неправльно выбрал

Цитата(adnega @ Apr 28 2015, 09:53) *
По схеме не понял - напряжение питание МК прямо от блока питания подается? Или есть локальный LDO?


Есть MC33269.

Цитата(halfdoom @ Apr 28 2015, 10:24) *
Скорее всего, где то косяк с разводкой земли, питания или блокировочных емкостей. Когда вы управляете относительно мощной нагрузкой, всплески напряжения защелкивают кристалл и он сгорает. А сам по себе STM32F107 прекрасно управляет полутора десятком оптронов при токе 7-10мА.


Меня тоже терзают подобные сомнения. Но как это подтвердить?
halfdoom
Цитата(Sergey_N @ Apr 28 2015, 18:01) *
Меня тоже терзают подобные сомнения. Но как это подтвердить?

Внимательно изучить плату в плане разводки питания. Или запостите послойно сюда.
=AK=
Цитата(Sergey_N @ Apr 28 2015, 04:48) *
Там по все параметры приведены для 10мА, а мне жестко надо 115200, вот я и взял чуть больше.


Если вы заботитесь о скорости, то тем более надо ток светодиода уменьшать. Нельзя загонять фототранзистор в глубокое насыщение, этим вы гробите скорость.

Соответственно, оптрон надо выбирать с жестко заданным узким диапазоном разброса значений CTR. А выбранный вами в этом плане очень плох.
Sergey_N
Цитата(halfdoom @ Apr 29 2015, 07:35) *
Внимательно изучить плату в плане разводки питания. Или запостите послойно сюда.


Вот гербер и diptrace. Питание процессора в районе С17. Оптопары U8/U9. Линейный стабилизатор снизу U5. Питание аналоговых цепей U3 сверху.

Буду благодарен за любые отзывы, даже матные.

Цитата(=AK= @ Apr 29 2015, 10:50) *
Если вы заботитесь о скорости, то тем более надо ток светодиода уменьшать. Нельзя загонять фототранзистор в глубокое насыщение, этим вы гробите скорость.

Соответственно, оптрон надо выбирать с жестко заданным узким диапазоном разброса значений CTR. А выбранный вами в этом плане очень плох.


Да, сейчас я посчитал, что суммарное время включения выключения у него порядка 10мкс. Для 115200 это много, но на 33600 должен нормально работать. А мне на в первом варианте с токами (правда по расчетам, я не измерял реальные токи) порядка 7мА с трудом получил ответ на 4800.
desh
Установите конденсатор емкостью ~ 4700 пФ между выводами GNDA и GNDRS преобразователя U4.
У многих преобразователей там образуется разность потенциалов довольно неприятной формы и амплитуды.
Не утверждаю, что это поможет конкретно в вашей беде, но в дальнейшем устройство будет работать значительно стабильнее.
halfdoom
Да, выглядит не очень. Из того, что сразу бросилось в глаза: на выходе MC33269 прилеплена керамика 100нф, там она лишняя. Вместо С14 должен стоять С13, но даже в этом случае, "земляной" вывод С14 практически висит в воздухе. Дорожка цепи VDD должна быть шире при такой длине. Разводка земли вообще не выдерживает никакой критики - от С1/У5 до процессора она идет огромной петлей обходя J8/J9 и потом, через единственное переходное отверстие попадает к процессору. Плату нужно переразводить (предварительно почитав книжки), но если есть лишние процессоры, то можно попробовать поменять С14 и С13 местами, соединить отрицательные выводы С1/С14 и С1/С13 короткими отрезками монтажного провода, продублировать VDD от У5 до процессора отрезком провода и добавить переходов рядом с С17.
Sergey-Ufa
Совместно с AVR на 115200 постоянно использую оптроны 6N137 для RS485 на прием и передачу. Ток светодиода 10 ма, работа на длинную линию через ADM485 или подобный. Никаких проблем никогда не было.
khach
Какой контроллер применен? Ноги последовательного интерфейса 37х имеют Fast Mode Plus режим, может там с толерантностью к уровню питания чего то не то? VDD это сколько вольт в реале?
psL
Как на счет такого эксперимента: берете плату со сгоревшим контроллером, выпаиваете его и замыкаете цепь TX, DE на землю, можно миллиамперметром.
Диптрейса нет, но еще заметил, что входной оптрон подключен к GNDD, а блокировочные конденсаторы - к символу "земля". При этом на гербере не видно, что некоторые полигоны объединяются явно (нет переходных). У вас случайно земля не объединяется через кристалл? Попробуйте явно объединить все земляные полигоны проводом.
Sergey_N
Цитата(halfdoom @ May 5 2015, 08:15) *
Да, выглядит не очень. Из того, что сразу бросилось в глаза: на выходе MC33269 прилеплена керамика 100нф, там она лишняя. Вместо С14 должен стоять С13, но даже в этом случае, "земляной" вывод С14 практически висит в воздухе.

Разве банка не должна быть ближе к источнику? Тут, честно говоря, не теория сработала, а попугайство, когда на выходах кренок в институтских проектах всегда ставили электролиты. Ну и вторую керамику поставил поближе к самому жирному потребителю, хотя, наверное, достаточно было бы керамики на 0.1мкФ. С землей я посчитал достаточным, что в U5 4 выхода соединены в корпусе микросхемы и таким образом там нет петли.

Цитата(halfdoom @ May 5 2015, 08:15) *
Дорожка цепи VDD должна быть шире при такой длине.

По расчетам в онлайн калькуляторах при толщине фольги 18мкм и токе 300мА (большой запас) достаточная ширина дорожки 5mil, здесь 20. Думаете мало?

Цитата(halfdoom @ May 5 2015, 08:15) *
Разводка земли вообще не выдерживает никакой критики - от С1/У5 до процессора она идет огромной петлей обходя J8/J9 и потом, через единственное переходное отверстие попадает к процессору. Плату нужно переразводить (предварительно почитав книжки), но если есть лишние процессоры, то можно попробовать поменять С14 и С13 местами, соединить отрицательные выводы С1/С14 и С1/С13 короткими отрезками монтажного провода, продублировать VDD от У5 до процессора отрезком провода и добавить переходов рядом с С17.

А как такая петля может так влиять на функциональность данной конкретной схемы? В худшем случае должно быть падение напряжения на каком-то участке, вплоть до сброса процессора. Но вот чтобы сгорать....



Цитата(Sergey-Ufa @ May 9 2015, 15:14) *
Совместно с AVR на 115200 постоянно использую оптроны 6N137 для RS485 на прием и передачу. Ток светодиода 10 ма, работа на длинную линию через ADM485 или подобный. Никаких проблем никогда не было.

Да, видимо при выборе надо ориентироваться на времена переключения порядка десятков наносекунд. Но надо ли еще на какой-нибудь параметр смотреть? Минимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер?

Цитата(khach @ May 10 2015, 12:22) *
Какой контроллер применен? Ноги последовательного интерфейса 37х имеют Fast Mode Plus режим, может там с толерантностью к уровню питания чего то не то? VDD это сколько вольт в реале?

Четко 3.3В

Цитата(psL @ May 10 2015, 17:25) *
Как на счет такого эксперимента: берете плату со сгоревшим контроллером, выпаиваете его и замыкаете цепь TX, DE на землю, можно миллиамперметром.
Диптрейса нет, но еще заметил, что входной оптрон подключен к GNDD, а блокировочные конденсаторы - к символу "земля". При этом на гербере не видно, что некоторые полигоны объединяются явно (нет переходных). У вас случайно земля не объединяется через кристалл? Попробуйте явно объединить все земляные полигоны проводом.

Да, тут есть 3 земли: изолированная для RS232, цифровая и аналоговая (она же входная). Цифровая и аналоговая соединены в одной точке R16. А связь отдельных полигонов продублирована переходными отверстиями. Полигоны прозвонил, связь есть, да и диптрейс показывает, когда нет контакта.
Plain
С такой разводкой без шансов — общий провод отсутствует, как понятие. Буквально. Не то, что книжки не читаны, а даже газеты. Вообще ничего не должно работать. Никогда. Даже на коленках.

Разводка практически любых цифровых схем на ДПП всегда фактически односторонняя, потому что один слой целиком отдан общему проводу — попросту таковы законы природы. А если сказать им "нет", то будут такие вот темы, как эта — уже на три страницы, а толку ноль. И подобных ей хождений по граблям, даже на данном только форуме,— тысячи.
Sergey_N
Цитата(Plain @ May 14 2015, 23:11) *
С такой разводкой без шансов — общий провод отсутствует, как понятие. Буквально. Не то, что книжки не читаны, а даже газеты. Вообще ничего не должно работать. Никогда. Даже на коленках.

Разводка практически любых цифровых схем на ДПП всегда фактически односторонняя, потому что один слой целиком отдан общему проводу — попросту таковы законы природы. А если сказать им "нет", то будут такие вот темы, как эта — уже на три страницы, а толку ноль. И подобных ей хождений по граблям, даже на данном только форуме,— тысячи.


Интересно, что вы уже второй утруждаете, что земля отсутствует. Видимо, я что-то упускаю. Земля, конечно, есть и плата даже работает, но очень небольших скоростях.
halfdoom
Цитата(Sergey_N @ May 14 2015, 22:07) *
Разве банка не должна быть ближе к источнику?
В документации на стабилизатор все расписано.

Цитата(Sergey_N @ May 14 2015, 22:07) *
С землей я посчитал достаточным, что в U5 4 выхода соединены в корпусе микросхемы и таким образом там нет петли.
Закладываться на это крайне не рекомендуется.

Цитата(Sergey_N @ May 14 2015, 22:07) *
По расчетам в онлайн калькуляторах при толщине фольги 18мкм и токе 300мА (большой запас) достаточная ширина дорожки 5mil, здесь 20. Думаете мало?
А как такая петля может так влиять на функциональность данной конкретной схемы? В худшем случае должно быть падение напряжения на каком-то участке, вплоть до сброса процессора. Но вот чтобы сгорать....
В обоих случаях смотрите на индуктивность дорожек и образуемого ими с конденсаторами колебательного контура.
ar__systems
Цитата(desh @ May 4 2015, 04:09) *
Установите конденсатор емкостью ~ 4700 пФ между выводами GNDA и GNDRS преобразователя U4.
У многих преобразователей там образуется разность потенциалов довольно неприятной формы и амплитуды.
Не утверждаю, что это поможет конкретно в вашей беде, но в дальнейшем устройство будет работать значительно стабильнее.

Это что-то новенькое. Если есть разность потенциалов, то есть гальваническая связь между первичкой и вторичкой, что как бы странно для двух изолированных цепей.


Разводка плохая. Земля очень странная, даже трудно разобраться что там где к ней подключено и как по ней текут токи. Два слоя земли, но они нигде друг с другом не сшиты. По мне так лучше делать всю землю только в одном слое, тогда оставив включенным только этот слой сразу видны все проблемы с ее разводкой и где по ней течет ток. Расчитывать на внутреннюю связь ног в чипе не стоит.
Alekseeey
Цитата(Sergey_N @ Apr 26 2015, 13:44) *
Нужна помощь по сабжу. Вкратце, сгорает контроллер при управлении светодиодом, катод которого напрямую подключен к пину. Ограничительный резистор выбран из расчета 10-15мА, при параметрах по даташиту output current source/sunk by any IO pin 25mA. Сгорание проявляется в КЗ между пином питания и пином земли.


Я бы не подключал напрямую к пинам.
Я бы подключал катоды диодов к ножкам микроконтроллера через ограничительные резисторы, а аноды диодов - напрямую к питанию.
Ruslan1
Цитата(ar__systems @ Jun 3 2015, 09:51) *
Это что-то новенькое. Если есть разность потенциалов, то есть гальваническая связь между первичкой и вторичкой, что как бы странно для двух изолированных цепей.

Ничего новенького, это есть, например, в рекомендациях TRACO, страницы 30,31
Но цель этих конденсаторов- борьба с EMC.
psL
Цитата(Sergey_N @ May 14 2015, 22:07) *
Полигоны прозвонил, связь есть, да и диптрейс показывает, когда нет контакта.

если кристалл установлен, земля при отсутствии непосредственного контакта между полигонами на плате может звонится через него.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.