optimale Schutzbeschaltung für µC Eingang

[Uwe (Gast)]

Hallo,

ich möchte in meiner Schaltung die µC-Ports optimal schützen, wenn ich 
sie direkt nach aussen führe. Z.B. die SPI Anschlüsse für den Programmer 
oder RX/TX wenn über eine Bootloader programmiert wird.
Meine überlegung ist die Anschlüsse über eine StroKo zu führen, um EMV 
technisch (Einstrahlung) keine Probleme zu bekommen. Gegen ESD 
(Überspannung) könnte man eine Z-Diode gegen Masse legen (oder auch 
3,3V?) Wie sieht es mit einem Serienwiderstand in der Signalleitung aus? 
(Idee zur Strombegrenzung). Bei langsamen Signalen könnte auch ein KerKo 
gegen Masse helfen.

Was mein Ihr? Wie schützt Ihr Eure Ports wenn sie direkt auf Anschlüsse 
geführt sind?

Uwe

[Jonathan S. (joni-st)]

Ich würde nehmen:

1. Dioden von Masse und Vcc an das Signal
2. Eine 5,5V Z-Diode über die Versorgungsspannung
3. Einen 200 Ohm Widerstand in Reihe (direkt vor dem Anschluss)

ESD wird über die beiden Dioden in die Versorgungsspannung abgeleitet, 
und wenn es zu viel wird und die Versorgungsspannung angehoben wird, 
begrenzt die Z-Diode das. Wenn der Pin als Ausgang geschaltet ist, 
begrenzt der Widerstand den Ausgangsstrom. Genauso, wenn man z.B. von 
außen mal versehentlich 10V anlegt, oder ähnliche Spielereien.


Gruß
Jonathan

[m.n. (Gast)]

Uwe schrieb:
> Was mein Ihr? Wie schützt Ihr Eure Ports wenn sie direkt auf Anschlüsse
> geführt sind?

Es wird Dir nicht gefallen, aber µC-Pins direkt nach außen zu führen ist 
tabu!

[Micha (Gast)]

Jonathan Strobl schrieb:
> 1. Dioden von Masse und Vcc an das Signal
> 2. Eine 5,5V Z-Diode über die Versorgungsspannung
Das ist doppelt gemoppelt. Die Z-Diode kannst du weglassen - das 
erledigt die "obere" der beiden Dioden.

[Micha (Gast)]

Micha schrieb:
> Das ist doppelt gemoppelt. Die Z-Diode kannst du weglassen - das
> erledigt die "obere" der beiden Dioden.
Vergiss es: wer lesen kann ist klar im Vorteil. Sorry.

[Frank K. (fchk)]

Uwe schrieb:

> Was mein Ihr? Wie schützt Ihr Eure Ports wenn sie direkt auf Anschlüsse
> geführt sind?

In Geräten für den industriellen Einsatz vermeide ich es nach 
Möglichkeit, Pins direkt nach außen zu führen. Ein Gatter aus der 74xx- 
oder der 40xx-Serie ist im Fehlerfall viel einfacher zu wechseln als ein 
TQFP100 oder gar ein BGA, und er ist in einer viel gröberen Technologie 
gefertigt und kann daher mehr ab. ESD-Diodenarrays sind natürlich auch 
wichtig, klar.

fchk

[X-X (Gast)]

Uwe schrieb:
> Z.B. die SPI Anschlüsse für den Programmer
> oder RX/TX wenn über eine Bootloader programmiert wird.

Würde ich nie direkt nach außen führen.

RX/TX kannst du gut mit ESD festen MAX232 absichern, SPI mit 
Optokopplern / ADUM ...

Uwe schrieb:
> Was mein Ihr? Wie schützt Ihr Eure Ports wenn sie direkt auf Anschlüsse
> geführt sind?

Ist Tabu. Der Schutz kommt auf den Anwendungsfall an. Eine optimale 
Lösung die alle Fälle abdeckt ist mir nicht bekannt. Die Spanne geht von 
Blechdeckel bis Lichtleiter.


> Gegen ESD (Überspannung) könnte man eine Z-Diode gegen Masse legen
> (oder  3,3V?)

Ist unwirksam da die Z-Diode nicht schnell genug ist, TVS ist schon ein 
muss. Dazu eine selbstrückstellende Sicherung.

[MaWin (Gast)]

Es gibt keine immer optimale Schutzbeschaltung, denn es kommt darauf an, 
ob der Pin als analoger oder digitaler Ein- oder Ausgang verwendet wird 
und wie schnell darauf die Signale im Vergleich zu den Störungen sind. 
Für einfache Eingänge reicht oftmals ein Vorwiderstand.

[Wolfgang (Gast)]

Uwe schrieb:
> ich möchte in meiner Schaltung die µC-Ports optimal schützen, wenn ich
> sie direkt nach aussen führe. Z.B. die SPI Anschlüsse für den Programmer
> oder RX/TX wenn über eine Bootloader programmiert wird.

Dafür sind auseinandergezogene Optokoppler (IR-LED, LWL, IR-PD/PT) die 
beste Möglichkeit. Über die Länge des Lichtwellenleiters lassen sich 
ESD-Spitzen im MV-Bereich vom µC fernhalten.