RS232 Chip und ESD Problem

[matzunami (Gast)]

Hallo,

ich verwende in meinem aktuellen Projekt einen MAX2331E von TI.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/max3221e.pdf
Die Verschaltung ist im Anhang zu sehen.
Dieser steigt bei 8kV Luftentladung aus. Was von Controller Seite 
gesendet wird, wird nicht mehr weitergeleitet und von PC Seite auch 
nicht mehr. Das INVALID Pin schaltet ebenfalls nicht mehr. Nach einem 
Neustart (Spannung Ab- und Zuschalten) funktioniert wieder alles 
einwandfrei.
Der Blitz schlagt an sich nicht in der nähe des Chips ein. Und es gibt 
keine Tracks, die von der Stelle wo der Blitz einschlägt zum Chip gehen. 
Ich nehme an, dass etwas über die Massefläche einkoppelt.

Kann mir eventuell jemand sagen, was erfahrungsgemäß den Chip robuster 
machen kann? Größere Kondensatoren, obwohl laut Datenblatt 100nF bei 
3,3V empfohlen werden. Oder noch zusätzliche TVS-Dioden an den RX/TX 
Leitungen zum Controller. Eventuell hatte ja jemand schonmal ein 
ähnliches Problem. Ich setze diesen Chip noch in einem Anderen Projekt 
ein, indem er den Test Ordnungsgemäß besteht.

Danke.

[Tüddel (Gast)]

matzunami schrieb:
> Der Blitz schlagt an sich nicht in der nähe des Chips ein. Und es gibt
> keine Tracks, die von der Stelle wo der Blitz einschlägt zum Chip gehen.
> Ich nehme an, dass etwas über die Massefläche einkoppelt.
>
> Kann mir eventuell jemand sagen, was erfahrungsgemäß den Chip robuster
> machen kann?

Ein Faraday`scher Käfig?
Blitz? Im Ernst? Und da soll noch was passieren?

Meine Vermutung wäre, das irgendwie der Oszillator im Chip für die 
Ladungspumpe stehen bleibt oder er, durch die ganze Energie einfach in 
einen Latchup geht.

Was kann helfen?... Strom begrenzen (Serienwiderstände), Ableitungen 
(Dioden/Varistoren/..) und der Witz mit dem Faraday`schem Käfig - ist 
keiner! Ein ordentliches geerdetes schirmendes Gehäuse samt geschirmter 
Leitungen hilft manchmal wunder!

[matzunami (Gast)]

Ich hab mal ein Aufbau angehangen. Das System ist an sich schon gut 
Abgeschirmt. Entladungen auf die Versorgungsspannung und direktes 
Blitzen (6kV) auf die obere Aluplatte ist OK. Nur Die Luftentladung 
macht Probleme.
Wie könnte ich die Chip interne Ladungspumpe schützen? Dem Chip noch mal 
eine TVS-Diode am Eingang (VCC) spendieren? Am Steckverbinder vom FFC 
Kabel befinden sich bereits TVS-Dioden, auch in der Versorgungsspannung.

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

Bei EMV ist eine ganzheitliche Betrachtung notwendig. Das Gesamtgerät, 
das Layout, die Schaltung bilden eine Funktionseinheit. Die billigste 
Lösung wäre, das Ganze mal von einem erfahrenen Entwickler (also jemand 
der schon viele Fehler gemacht hat) anschauen zu lassen.

Ich bin grad heute mit der Vorbereitung für die 60601-x Prüfung von zwei 
Medizingeräten fertig geworden, die nächste Woche startet. Der Aufwand 
den wir in die Vorbereitung gesteckt haben, wird sich für den Kunden 
lohnen, wenn wir da nächste Woche durchmarschieren.

Wenn Du Deinen Standort nennst, findet sich vielleicht jemand in Deiner 
Nähe.


Zu Deiner Schaltung: den Chip habe ich in einem halben Dutzend Geräte 
erfolgreich eingesetzt - gute Wahl. Allerdings fehlt ihm für meinen 
Geschmack vielleicht noch ein bisserl Schutzbeschaltung. Aber darüber 
lohnt sich erst nachzudenken, wenn man das Gesamtgerät gesehen hat.

[matzunami (Gast)]

Schonmal Danke für die Antwort.

Das ist auch nicht das erste Gerät was ich durch so einen Test begleite. 
Und alles andere (Burst, Surge, Störaus/einstahlung Feld/Leitungs 
gebunden, auch alle weiteren ESD Tests) war auch alles tip top.
Mich stört am meisten, das dieser Chip nicht mehr reagiert und somit 
keine Kommunikation zum Controller mehr möglich ist und dieser munter 
seine Arbeit weiter macht, ohne diesen Abschalten zu können.
In der Tat hat dieser Chip keine weitere Beschaltung. Die RS232 Pins 
gehen direkt auf den Steckverbinder (ein Blitzen auf diese führt jedoch 
nicht zu einem Ausfall) und die UART Pins direkt an den Controller (max 
3cm).
Kannst du mir nicht sagen, was für Schutzbeschaltungen und aus welchen 
Grund du noch vorsehen würdest?

[A. S. (Gast)]

Was macht denn der Pin?

Welche Signale sind hoch-oder niederohmig konstant?

Einfach mit Oszi messen.

[Marcus H. (Firma: www.harerod.de) (lungfish)]

matzunami schrieb:
> Schonmal Danke für die Antwort.
...
> Kannst du mir nicht sagen, was für Schutzbeschaltungen und aus welchen
> Grund du noch vorsehen würdest?

Leider nein, da die jeweiligen Maßnahmen anwendungsspezifisch sind.

Wenn Du Dich selber über die frei verfügbaren Appnotes hinaus einlesen 
möchtest, dann halte ich Howard Johnsons "Handbook of Black Magic" für 
einen locker geschriebenen, recht kurzweiligen Einstieg in das Thema.
Alternativ natürlich Henry Otts "Electromagnetic Compatibility 
Engineering".

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> matzunami schrieb:
> ich verwende in meinem aktuellen Projekt einen MAX2331E von TI.
> http://www.ti.com/lit/ds/symlink/max3221e.pdf
> Die Verschaltung ist im Anhang zu sehen.
> Dieser steigt bei 8kV Luftentladung aus. Was von Controller Seite
> gesendet wird, wird nicht mehr weitergeleitet und von PC Seite auch
> nicht mehr. Das INVALID Pin schaltet ebenfalls nicht mehr. Nach einem
> Neustart (Spannung Ab- und Zuschalten) funktioniert wieder alles
> einwandfrei.
> Der Blitz schlagt an sich nicht in der nähe des Chips ein. Und es gibt
> keine Tracks, die von der Stelle wo der Blitz einschlägt zum Chip gehen.
> Ich nehme an, dass etwas über die Massefläche einkoppelt.
Das denke ich nicht.
Der "Blitz" hat einen recht hohen Entladestrom zur Folge, welcher in 
allen Leitungen, die als Antenne eine Leiterschleife bilden, 
Störspannungen induziert.
Wie Marckus H. oben schon schreibt, kann man EMV-Probleme meist nicht 
auf ein triviales Modell  herunter brechen. Da spielt alles drum herum 
eine Rolle.

> Kann mir eventuell jemand sagen, was erfahrungsgemäß den Chip robuster
> machen kann?
Filter in allen Leitungen. RS232 hat üblicherweise keine hohe Baudrate.
Also kann man überall R-C-Glieder oder noch besser LC-Glieder einsetzn.
-> auf TTL-Seite, z.B. 470R...1k und 1...10nF
-> auf RS232-Seite ähnlich
-> In Betriebsspannungszuführung auch eine EMI-Drossel z.B. 1k@100MHz

> Größere Kondensatoren, obwohl laut Datenblatt 100nF bei
> 3,3V empfohlen werden.
Ich meine, die 100nF sind aher als Mindestkapazität zu verstehen.
Ich mache da eher 470nF...1uF rein. Die Ladungspumpe wird damit auch gut 
funktionieren. Allerdings glaube ich nicht, dass dies das Problem ist.

> Oder noch zusätzliche TVS-Dioden an den RX/TX
Überspannungsschutz von außen ist immer eine gute Idee. Möglich, daß 
damit ein Latchup-Effekt vermieden wird. Mit den moderaten Baudraten 
einer RS232 auch kein Problem, z.B. SMAJ15 oder ähnlich einzusetzen.
Aber RS232 ist nicht für hunderte Meter gedacht. Normal also nicht 
notwendig.
Gruß Öletronika