Hallo zusammen,
In meiner Schaltung muss ich leider etwas unsauber mehrere 5V Pegel auf
3V3 Eingänge legen und das Ganze mit Widerständen begrenzen. Es wird
also über die Schutzdioden ein Strom in die Versordungsschiene fließen.
Diesen Rückwärtstrom muss mein LDO verkraften.
Im Datenblatt meines LDO (TPS718xx, siehe
http://www.ti.com/lit/gpn/tps71818-27) steht dazu folgendes (S. 10):
1
The PMOS pass element in the TPS718xx/TPS719xx has a built-in body diode
2
that conducts current when the voltage at OUT exceeds the voltage at IN.
3
This current is not limited, so if extended reverse voltage operation is
4
anticipated, external limiting to 5% of rated output current may be
5
appropriate.
Soweit, so gut. Aber mit welcher Spannung kann ich denn jetzt am Ausgang
des LDO rechnen? Ich nehme an, dass ich zur Nennausgangsspannung 3V3 nun
noch die Vorwärtsspannung der Diode hinzuaddieren muss. Aber wie hoch
ist die? Wenn es auf 0V7 hinausläuft, dann bringt mir das alles nämlich
nichts, weil ich dann auf 4V Versorgung komme und das über dem Limit
liegt.
Hat jemand von Euch eine Idee?
Grüße
Steffen
Steffen Hausinger schrieb:> In meiner Schaltung muss ich leider etwas unsauber mehrere 5V Pegel auf> 3V3 Eingänge legen und das Ganze mit Widerständen begrenzen.
Begrenze das Ganze doch mit Spannungsteilern - 5V auf 3.3V, dann ist
alles im grünen Bereich!
Deine Frage kann nicht ohne Weiteres beantwortet werden. Welchen Strom
benötigt denn die Schaltung, die am LDO hängt? Wie groß hast du die
Vorwiderstände gewählt? Welcher LDO mit welchem 'rated output current'?
Wenn deine Schaltung mehr benötigt als (5V-3.3V)/Rv, dann passiert gar
nichts.
Steffen Hausinger schrieb:> In meiner Schaltung muss ich leider etwas unsauber mehrere 5V Pegel auf> 3V3 Eingänge legen und das Ganze mit Widerständen begrenzen. Es wird> also über die Schutzdioden ein Strom in die Versordungsschiene fließen.> Diesen Rückwärtstrom muss mein LDO verkraften.
Die 4,xV muss so aber nicht nur der LDO verkraften, sondern auch der
Controller, oder was immer diesen Eingang enthält.
Wenn der Stromverbrauch nicht allzu kritisch ist, dann sorg dafür, dass
durch die per Widerstand strombegrenzten Eingänge nicht mehr Strom rein
fliessen kann, als die von 3,3V versorgten Bauteile in jedem Zustand an
Strom ziehen. Und wenns eine 20mA LED als Betriebsanzeige oder
Innendekoration ist, die für genug Dampf sorgt.
Danke für Eure Antworten!
HildeK schrieb:> Deine Frage kann nicht ohne Weiteres beantwortet werden. Welchen Strom> benötigt denn die Schaltung, die am LDO hängt? Wie groß hast du die> Vorwiderstände gewählt? Welcher LDO mit welchem 'rated output current'?> Wenn deine Schaltung mehr benötigt als (5V-3.3V)/Rv, dann passiert gar> nichts.
- Strom beträgt zwischen 1 mA (suspend mode) und 160 mA (active mode).
- Vorwiderstände betragen 300 Ohm
- LDO ist der erwähnte TPS718. Er schafft 200 mA.
Ich formuliere es mal technischer:
Stromaufnahme = 1..160 mA
Inrush Strom = ~20..30 mA
Max. Ausgangsstrom LDO = 200 mA
Ich kann also nicht einfach eine Dummylast anschließen, da ich dann bei
maximaler Stromaufnahme zu Nahe an meinen maximal verfügbaren
Ausgangsstrom komme (160 mA + 29 mA = 189 mA). Deshalb hatte ich
geschaut, ob mein LDO eine Reverse Voltage verträgt. Laut Datenblatt tut
er das. Also erstmal alles wunderbar. Aber - wie genau reagiert er denn
bei Reverse Voltage? Denn:
A. K. schrieb:> Die 4,xV muss so aber nicht nur der LDO verkraften, sondern auch der> Controller, oder was immer diesen Eingang enthält.
Genau das ist meine Sorge!
Womit muss ich denn rechnen?
-Kann ich wirklich eine stinknormale Diode im LDO annehmen? Muss ich
also mit 0V7 Spannungsabfall rechnen? Dann komme ich auf 4V.
-Oder ist das eine spezielle Diode? Vielleicht eine Schottky und ich
kann mit 0V3 rechnen? Dann komme ich auf 3V6
-Oder ist das eine Schutzschaltung, die vielleicht auf irgendeinem
Effekt beruht und dann einen Transistor durchschalten ("aktive Diode")?
Ich habe keine Ahnung. Habt ihr eine Idee?
Nicht Krampf einbauen und dann zurechtwürgen, sondern vermeiden ist die
Devise. Und wenn dein Controller keine 4,xV abkann, dann brauchst du dir
über den Spannungsregler ohnehin keine Sorgen mehr machen. Wer als
erster verreckt, der schützt den anderen. ;-)
Steffen Hausinger schrieb:> - Vorwiderstände betragen 300 Ohm
Das ist nicht eben viel. Es geht da also um Timing im Bereich von
Nanosekunden?
Häng einen TL431 an die 3,3V, mit einer Spannung die oberhalb der
Spannungs des Reglers liegt, aber unterhalb des Limits der Komponenten
und auch unterhalb des Pegels, ab der die Body-Diode im Regler leitet.
Eine normale Z-Diode tut es zwar auch, aber die haben in diesem
Spannungsbereich eine ziemlich miserable und ungenaue Charakteristik.
Steffen Hausinger schrieb:> Hat jemand von Euch eine Idee?
Mach doch einfach Widerstände vor die Portpins. Die sind hochohmig, da
machen ein paar Kiloohm in Reihe nichts aus.
Der LDO kann 200mA, 5% davon darfst Du rückwärts reindrücken. Das wären
also 10mA. Dazu kommt der Stromverbrauch Deiner Schaltung, das ergibt
dann die theoretische Obergrenze für den Injection Current durch die
Ports.
Die ESD-Strukturen des Controllers halten typisch 2mA injection current
aus (steht hoffentlich im Datenblatt). Dieser Wert muss um typisch
Faktor 10 unterschritten bleiben, wenn man Störungen des AD-Wandlers
vermeiden will (controller-abhängig, steht hoffentlich auch im
Datenblatt). Auf diesen Wert musst Du den Strom ohnehin begrenzen, um
den Controller zu schützen.
soul eye schrieb:> Mach doch einfach Widerstände vor die Portpins. Die sind hochohmig, da> machen ein paar Kiloohm in Reihe nichts aus.
Zu naheliegend. 300 Ohm hat er schon drin und da scheint er nicht dran
rütteln zu wollen. Sonst wärs ja keine Frage hier geworden.
> Dazu kommt der Stromverbrauch Deiner Schaltung,
Die 1mA (min) sind dafür zu wenig.
> Datenblatt). Auf diesen Wert musst Du den Strom ohnehin begrenzen, um> den Controller zu schützen.
Das wäre die erwähnte saubere Lösung. Nur scheint er die von vorneherein
ausschliessen zu wollen. Warum auch immer. Also will er wohl die
unsaubere Variante nach dem Muster "geht schon irgendwie".
Beim "zu schützenden" 3V3 Baustein handelt es sich um einen FPGA,
genauer den Spartan 3AN. Die 300 Ohm stammen aus einer "Answer Record"
vom Hersteller Xilinx (siehe
http://www.xilinx.com/support/answers/19146.htm). Mehr dürfen es auch
nicht werden, da es sich in meiner Anwendung tatsächlich um
biderektionale(!) Ports handelt. Das heißt, die Pins müssen nicht nur
als 5V-tolerante Eingänge, sondern auch als Ausgänge herhalten und
müssen Strom treiben.
Um das vermutlich gerade aufgetretene Gelächter (oder Kopfschütteln) zu
beenden: Das ganze wird ein Nachbau eines 80535, der ja bekanntlich in
TTL aufgebaut ist. Das heißt, ich kann mir die Widerstände durchaus
erlauben. Die Pegel des Originals werden dennoch eingehalten.
A. K. schrieb:> Häng einen TL431 an die 3,3V, mit einer Spannung die oberhalb der> Spannungs des Reglers liegt, aber unterhalb des Limits der Komponenten> und auch unterhalb des Pegels, ab der die Body-Diode im Regler leitet.
Ich verstehe Deine Idee. Was hälst Du von folgendem Vorschlag: Da der
Nachbau nicht viel größer werden soll als das Original (PLCC-68), nehme
ich eine einfach Schottky-Diode parallel zum LDO. Der verwendete Spartan
3AN verkraftet 4V VCCO. Mit einer Siliziumdiode wäre das zu knapp.
Schottky sollte klappen. Oder?
A. K. schrieb:> Also will er wohl die> unsaubere Variante nach dem Muster "geht schon irgendwie".
Geht schon irgendwie ist schlecht. Am Limit des Machbaren, aber halt
immer noch machbar ist das, was ich brauche.
Steffen Hausinger schrieb:> Die Pegel des Originals werden dennoch eingehalten.
Ok, das ist vielleicht ein wenig übertrieben, da TTL wohl 130 Ohm als
Pullup hatte. Den schlechteren Fan-Out nehme ich dann aber in Kauf.
Eventuell einen (dualen) Komparator reinbauen, welcher ab 3.4/5V eine
LED oder/sowie Widerstand aktiviert und welcher nahe am Controller ist,
sollte dann die Schaltung auch im Sleep genügend schützen.
Ok, das mit der separaten Schottky-Diode war ein riesen Quatsch. Das
geht natürlich nicht, Denkfehler.
Chris schrieb:> Eventuell einen (dualen) Komparator reinbauen
Ja, das ist ja prinzipiell schon das, was A.K. vorgeschlagen hat. Ich
schaue gerade, ob es das Bauteil auch in "klein" gibt.
Steffen Hausinger schrieb:> The PMOS pass element in the TPS718xx/TPS719xx has a built-in body diode> that conducts current when the voltage at OUT exceeds the voltage at IN.> This current is not limited, so if extended reverse voltage operation is> anticipated, external limiting to 5% of rated output current may be> appropriate.>> Soweit, so gut. Aber mit welcher Spannung kann ich denn jetzt am Ausgang> des LDO rechnen? Ich nehme an, dass ich zur Nennausgangsspannung 3V3 nun> noch die Vorwärtsspannung der Diode hinzuaddieren muss.
Nein! Du hast doch zitiert: "that conducts current when the voltage at
OUT exceeds the voltage at IN.", d.h. wenn Du den LDO mit +5V speist
können die Dioden erst bei Spannung am Ausgang über +5V leiten. Die 3,3V
sind hier nicht relevant.
Steffen Hausinger schrieb:> -Kann ich wirklich eine stinknormale Diode im LDO annehmen? Muss ich> also mit 0V7 Spannungsabfall rechnen? Dann komme ich auf 4V.
Das ist also völlig uninteressant. Der LDO geht beim Rückspeisen sicher
nicht kaputt, entscheident ist nur, was der FPGA verträgt.
Gruß Dietrich
bropp schrieb:> Der 74AHC245 hat 5V-tolerante Eingänge, auch wenn er mit 3,3V versorgt> wird.
Prinzipiell eine gute Idee, nur leider kann ich damit immer nur 8 I/Os
gemeinsam als Eingang oder Ausgang beschalten. Und dann ist das Package
noch zu groß (auch wenn das nicht der Hauptgrund ist).
Ich werde den vorgeschlagenen TL431 (bzw. einen ähnlichen) nehmen. Der
hat alles, was ich will und ist einfach zu beschalten. Danke für Eure
Tipps!
Grüße
Steffen
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