Защита порта микроконтроллера

[Евгений33]

Добрый вечер уважаемые! Хочу защитить порт микроконтроллера от статики. Первый вариант через ограничивающий резистор 1 кОм и параллельно супресор и второй вариант думаю поставить вместо супресора стабилитрон на 4.7В. Первый вариант меня напрягает тем, что супресор начинает открываться только при 6 В., с меньшим уровнем не нашел. В интернете масса рекомендаций, но на чем то конкретном не остановился.

[Gudd-Head]

Стабилитрон рассчитан на малый ток продолжительное время, супрессоры и керадиоды — на большой ток в импульсе и с минимальной задержкой включения.

[Slabovik]

Порт на вход работает?
Если да, то по направлению от ноги порта нужно включить резистор. После резистора(ближе к источнику сигнала и дальше от порта), продублировать защитные диоды, которые на Vss и Vcc. Это просто, но ногу защитит здорово. Супрессор не рекомендую - он предназначен для силовых применений, и у него огромная собственная емкость (нанофарады), его можете просто в питание поставить - эффект будет тот же, но обойдётесь одним супрессором на всё сразу.

[Gudd-Head]

огромная собственная емкость (нанофарады)

Супрессор супрессору рознь http://www.compel.ru/2014/11/06/pulsegu ... zashhityi/

[Slabovik]

Знаю, но их ещё купить надо. Впрочем, если для производства чего-то, то может быть. Для самоделки - иногда легче об стену, чем искать ненаходимое...

[Евгений33]

Три порта на вход и три на выход. Может быть тогда диоды шотки поставить? Мне понравился вот такой вариант CDDFN10-0524P, тем что сливаем сразу все на заземление.

[Slabovik]

Тем, что на выход, только токоограничение вставить - они и так к какой-либо шине притания "пристёгнуты". Правда, когда всё выключено, там та же ерунда, что и на входах.
А по входам, посмотрите внимательно даташит на ваш контроллер, где внутренняя структура разрисована. В большинстве случаев (но есть исключения) стоят защитные диоды между пином и шинами питания. Т.е. тоже нужно только токоограничение (по сути резистор и доп. диоды, через которые статика в шину питания и будет сливаться, а резистор во время этого процесса ограничит ток через диоды чипа).

Эта штука, которую вы показали, хороша только когда земля и близки по потенциалу друг к другу. В общем случае это частенько не так (плавающие потенциалы и т.п.)

p.s. А лучшая защита - это опторазвязка. Прекрасная вещь.

[Евгений33]

Прикинул вот так. Взял сборку, ограничил ее. Далее ограничил внутренние диоды порта (Tiny2313). Ну и по питанию, может как то так? Все таки надо куда то слить заряд, или все рассеится на элементах защиты?

[Slabovik]

Да, с ногой порта, работающей на вход, именно так.

Что касается "слива" заряда, то тут вопрос в том, а что это такое, и надо ли вообще что-то "сливать". Все потенциалы ног должны быть привязаны к питанию (0V). А как "летает" то самое 0V относительно истинной земли - совершенно всё-равно. Главное, чтобы у связанного устройства это 0V было таким же.

[Alexeyslav]

Тут надо заметить что источник питания ДОЛЖЕН быть способен поглотить энергию импульса от которого защищаемся и не повысить напряжение выше допустимого! Большинство стабилизаторов не умеют защищать выходную шину от превышения напряжения. В итоге вход защитим, но вся начинка помрет по шине питания.
Супрессор там пракически бесполезен, ибо если посмотреть его ВАХ то становится понятным что в вполне рабочем участке напряжение на его выводах может превысить номинальное раза в два. Особенно это касается очень коротких импульсов. Да тут еще способствует этому процессу индуктивность проводов которыми он подключен к защищаемой цепи. Пройдет такой щелчок длительностью в 20нс - ни супрессор на длинных проводах не защитит, ни электролиты ни многие дешевые керамические конденсаторы - такой импульс найдет свою жертву.

[Slabovik]

Если супрессор поставить между шинами питания (а не между ними и истинной землёй), то ёмкости в цепях питания значительно снизят скорость роста напряжения на супрессоре, и он сработает при более низком напряжении, не дав питанию вырасти сверх. Ну, а от очень коротких импульсов - индуктивности с емкостями во всех внешних цепях, как, в общем-то, и положено. Дабы они "размазывали" эти наносекунды...

А вообще, испытывать и доводить защиту надо уже на готовой конструкции. Ибо подводных камней много, просчитать каждый разряд, стёкший с пальца imho нереально...

[Евгений33]

Есть нюансы при работе на выход?

[Slabovik]

Всё то же самое, с тем ограничением, что выход должен ток давать, следовательно большие сопротивления будут вредны. Выход по сути, когда он работает нормально (не в Z), уже соединён с какой-либо из шин питания открытым переходом выходного транзистора.

p.s. Вообще-то статика легко прошибает резистор "насквозь", при этом резистор не выходит из строя. Так что защита не абсолютная. Да и паразитные индуктивности даже у проводников тоже будут играть свою роль... прогнозировать не берусь...

[Евгений33]

Все понял. Для выхода уменьшим значение сопротивления для того что бы ток чувствовал себя хорошо. А питание - сдвоенный дроссель и супресор. А по факту правильность выбора докажет только либо испытание или эксплуатация. В самом худшем случае придется ставить оптроны, но тогда придется уже их защищать.

[slavokhire5]

У меня подобный вопрос. Будет маленькая серия устройств на STM32F107, часть его ног напрямую выведены на разъем для платы расширения. Плата обычно не ставится, т.е. ноги просто болтаются в воздухе. Думаю защитить эти входы/выходы только резисторами. Какие номиналы ставить? Планирую 22 Ом. Из доступных номиналов еще есть 360 Ом. *на плату расширения в том числе выходит SPI c частотой в несколько МГц