Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ATSAM und Schutzdioden?


von Rudolph R. (rudolph)


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Nachdem ich gerade darüber gestolpert bin, dass der MK66FX1M0 auf dem 
Teensy 3.6 keine Schutzdioden gegen V+ hat suche ich gerade einen 
Hinweise auf solche Dioden in den ATSAM von Microchip.
Speziell bei den ATSAMC21E18A und ATSAME51J19A würde mich das 
interessieren.

Das einzige was ich in den Datenblättern finden konnte ist beim C21 auf 
Seite 485 und beim E51 auf Seite 898.

Demnach haben zumindest diese beiden Typen ATSAM gar keine Schutzdioden?

Sag mir mal bitte jemand, dass ich da was übersehe.
Gibt es dazu vielleicht ein Dokument von Microchip das ich spontan nicht 
gefunden habe?
Steht das vielleicht doch irgendwo in den Datenblättern?


Dann habe ich mir mal den Spass gemacht und versucht das für einen 
STM32F446 zu finden.
Und da steht das sauber beschrieben in RM0390

von Dieter R. (drei)


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Daraus, dass es in den Datenblättern nicht steht, kann man gar nichts 
schließen. Frag bei Microchip an, deren Support ist in der Regel 
hilfreich.

Und wenn du nett bist, erzählst du uns hinterher das Ergebnis.

https://microchipsupport.force.com/s/article/How-to-submit-a-case

von Rudolph R. (rudolph)


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Ein richtiges Ticket kann ich aber erst am Montag wieder aufmachen, 
nicht, dass das jetzt beantwortet werden würde. :-)

von Wolfgang (Gast)


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Rudolph R. schrieb:
> Steht das vielleicht doch irgendwo in den Datenblättern?

Wenn die maximal bzw. minimal zulässige Spannung an einem Pin eine 
Diodenflussspannung über bzw. unter der Versorgungsspannung liegt, ist 
es naheliegend, dass da eine Diode sitzt.

von Bauform B. (bauformb)


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Rudolph R. schrieb:
> Dann habe ich mir mal den Spass gemacht und versucht das für einen
> STM32F446 zu finden.
> Und da steht das sauber beschrieben in RM0390

Meinst du das Bild im Abschnitt "GPIO functional description"? Das sieht 
nett aus, aber im Datenblatt steht
1
Injected current on FT, FTf, RST and B pins: –5/+0 mA
2
3
Positive injection is not possible on these I/Os and does not occur
4
for input voltages lower than the specified maximum value.
Man kann die Diode nach VDD also nicht nutzen und muss die Spannung auf 
4V begrenzen. Schöne neue 5V-Toleranz. Evt. gibt's bei den ATSAM das 
gleiche Problem.

von Rudolph R. (rudolph)


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Bauform B. schrieb:
>> Und da steht das sauber beschrieben in RM0390
>
> Meinst du das Bild im Abschnitt "GPIO functional description"?

Ich meinte schon, was ich geschrieben habe, der Level an Dokumentation 
ist super. :-)

Na, okay, vielleicht auch doch nicht so ganz vorbildlich, denn was die 
Pins aushalten steht in RM0390 ja gar nicht drin.

Wolfgang schrieb:
> Wenn die maximal bzw. minimal zulässige Spannung an einem Pin eine
> Diodenflussspannung über bzw. unter der Versorgungsspannung liegt, ist
> es naheliegend, dass da eine Diode sitzt.

Das scheint der Fall zu sein, Vin darf Vss-0,6V / Vdd+0,6V haben.

von Dieter R. (drei)


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Rudolph R. schrieb:

> Das scheint der Fall zu sein, Vin darf Vss-0,6V / Vdd+0,6V haben.

Warst du dabei, wie der Autor des Datenblatts die Werte per Copy/Paste 
aus älteren Unterlagen übernommen hat? Daraus kann man gar nichts 
schließen, außer, dass jemand bei Atmel/Microchip meinte, dass dies die 
zulässigen Spannungen sind und einem der gesunde Menschenverstand des 
Entwicklers sagt, dass das wohl so hinkommen könnte. In den 
Spezfikationen steht (leider) vieles, was jemand so meinte, das einer 
genaueren Überprüfung aber nicht standhält.

von Rudolph (Gast)


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Ich habe eine Antwort vom Microchip Support erhalten: "All I/O pins in 
SAMC21 and SAME51 devices have internal ESD protection diodes."

Prima, also weitermachen wie immer. :-)

von Bauform B. (bauformb)


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Rudolph schrieb:
> Prima, also weitermachen wie immer. :-)

Auf Deutsch: wir sind genauso schlau wie vorher.
Diese neumodischen "internal ESD protection diodes" sind ja vielleicht 
ganz nett, aber wenn es echte Dioden nach VDD wären, würden sie es wohl 
ins Datenblatt schreiben.

von Dieter R. (drei)


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Bauform B. schrieb:
> Rudolph schrieb:
>> Prima, also weitermachen wie immer. :-)
>
> Auf Deutsch: wir sind genauso schlau wie vorher.
> Diese neumodischen "internal ESD protection diodes" sind ja vielleicht
> ganz nett, aber wenn es echte Dioden nach VDD wären, würden sie es wohl
> ins Datenblatt schreiben.

Jein. das hängt jetzt vom Verwendungszweck ab. Wenn es wirklich um ESD 
protection geht, dann ist das Problem gelöst - sofern wir uns damit 
zufrieden geben, dass irgendein ESD-Schutz nach irgendeinem Standard 
gegeben ist.

Wenn es z. B. um einen Nulldurchgangsdetektor geht und die Dioden auf 
VCC/GND clippen sollen, ist eher nichts geklärt. Weder wissen wir, auf 
welche Spannung begrenzt wird, noch wissen wir, welche Energie und 
welcher Strom aufgenommen werden kann.

Wenn man es genauer wissen will, müsste man also mit dem spezifischen 
Verwendungszweck nachfragen.

von Rudolph (Gast)


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Mir reicht die Aussage, schützen muss ich die Pins sowieso.
Aber ohne die Dioden muss ich zusätzlich welche einbauen.
So reicht für die meisten Anwendungen ein Spannungsteiler mit 
Filter-Kondensator.

von Stefan F. (Gast)


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Bauform B. schrieb:
> Man kann die Diode nach VDD also nicht nutzen

Ich habe den Verdacht, dass es da bei STM womöglich gar keine Diode 
gibt.

Der ESP8266 hat so etwas ähnliches wie eine Zenerdiode/Thyristor Kombi, 
welche bei erheblicher Überspannung (angeblich ca 7V) anspricht und den 
Eingang dann auf GND runter zieht. Für negative Unterspannung (sagt man 
das so?)  ist es jedoch eine normale Diode.

von Bauform B. (bauformb)


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Stefanus F. schrieb:
> Der ESP8266 hat so etwas ähnliches wie eine Zenerdiode/Thyristor Kombi

Danke für die Warnung! Einen Thyristor am Eingang möchte man nun 
wirklich nicht zünden. Gegen ESD geht das bestimmt gut, aber wer mit der 
74HC-Familie groß geworden ist, ist anderes gewohnt.

von Rudolph R. (rudolph)


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Stefanus F. schrieb:
> Ich habe den Verdacht, dass es da bei STM womöglich gar keine Diode
> gibt.

Ich habe den Verdacht, das ST mehr als nur eine Sorte Mikro-Controller 
herstellt.

Das oben schon genannte RM0390 für den STM32F446xx:
https://www.st.com/resource/en/reference_manual/dm00135183.pdf

Stefanus F. schrieb:
> Der ESP8266 hat so etwas ähnliches wie eine Zenerdiode/Thyristor Kombi,

Und in welchem bei Espressif runter ladbaren Dokument ist da ein Hinweis 
drauf zu finden?

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Rudolph R. schrieb:
> Und in welchem bei Espressif runter ladbaren Dokument ist da ein Hinweis
> drauf zu finden?

Vermutlich in keinem. Das hatte ma ein Mitarbeiter von Espressif im 
Support Forum durchblicken lassen.

von Rudolph R. (rudolph)


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Stefanus F. schrieb:
> Das hatte ma ein Mitarbeiter von Espressif im
> Support Forum durchblicken lassen.

Herzlichen Glückwunsch, hier ging es eigentlich um Fakten.
Wenn man schon sowas in den Raum wirft kann man sich auch mal ein wenig 
Mühe geben das zu belegen.

Im Datenblatt vom ESP8266 stand mal folgender Passus:
"All digital IO pins are protected from over-voltage with a snap-back 
circuit connected between the pad and ground. The snap back voltage is 
typically about 6V, and the holding voltage is 5.8V. This provides 
protection from over-voltages and ESD. The output devices are also 
protected from reversed voltages with diodes."

Was die genau implementiert haben steht aber nirgendwo.

Das ist zum Beispiel in der Revision 4.4 von Juni 2015 zu finden.
Nur spätestens mit der Revision 4.9 von April 2016 wurde das wieder 
entfernt.

Warum das entfernt wurde, darüber darf spekuliert werden.
Ich schätze mal das hat entweder nicht richtig funktioniert, oder die 
Formulierung hat zu viele Anwender dazu verleitet da ohne weitere 
Bauteile direkt 5V auf die Pins zu geben.

Auf jeden Fall ist das eine Eigenschaft auf die man sich nicht verlassen 
kann.

von Stefan F. (Gast)


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Rudolph R. schrieb:
> Wenn man schon sowas in den Raum wirft kann man sich auch mal ein wenig
> Mühe geben das zu belegen.

Ich sehe keine Notwendigkeit darin, jede Aussage hier zu belegen. Das 
ist schließlich ein Diskussionsforum, keine Doktorarbeit.

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