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Bauteilsuche: Pegelkonverter und ESD Ein-/Ausgangsschutz

01/10/2007 - 07:07 von Frank Buss | Report spam
Ich möchte bei einem Geràt, was ich zur Zeit entwerfe, die Ein-/Ausgànge
gegen ESD und Verpolung schützen. Wie könnte man das machen?

Das Geràt wird von extern mit 12V versorgt und bekommt intern zwei
Schaltwandler für 3,3V und 5V. Da nehme ich dann als Verpolungsschutz eine
Diode. Sollte unkritisch sein. Was ich sonst da so nehme, 1N4148, scheint
es aber nicht in 3A zu geben und auch die 1N4001, die ich noch aus der
Elektroniksteinzeit kenne, kann das nicht. Auch kann es sein, daß die
Eingangsspannung spàter in einer Geràtevariante 24V sein kann. Was nimmt
man da preiswertes, gut verfügbares, RoHS und UL (Brandschutz) konform
usw.?

Wie schütze ich die anderen Schnittstellen? Zunàchst sind da TTL
Ein-/Ausgànge. Dazu sieht dieser Chip geeignet aus:

http://www.digikey.com/scripts/DkSe...ave;717-ND

Sieht mir allerdings nach einem Boutique-Chip aus. Bei dem Geràt kommt es
zwar nicht primàr auf den Preis an (Betriebssicherheit ist am wichtigsten),
aber vielleicht kann man sowas ja noch preiswerter realisieren, zumal ich
nur relativ niedrige Frequenzen an den Digitalschnittstellen brauche.

Danach muß ich das dann von 5V auf 3,3V konvertieren und umgekehrt. Gibt es
da was gebràuchliches, was vielleicht schon ESD-Schutz integriert hat?
Braucht nicht schnell zu sein, maximal 100kHz. Das hier sieht eigentlich
schon gut aus:

http://www.analog.com/UploadedFiles...3308-1.pdf

Wobei die Richtung der Ein-/Ausgànge festgelegt ist und ich eigentlich den
bidirektionalen Betrieb nicht brauche, aber kann ja nicht schaden, wenn das
drin ist, denn dann brauche ich nur einen Chip für alle Ein-/Ausgànge (mehr
als 8 digitale Anschlüsse wird das Geràt nicht haben). Scheint aber keinen
ESD-Schutz integriert zu haben, sodaß ich dann wieder was zusàtzliches
brauche.

Außerdem soll es noch 4-20mA Ein-/Ausgànge geben. Für die Ausgànge dachte
ich mir, sowas einzusetzen:

http://focus.ti.com/docs/prod/folde...tr117.html

Die Steuerspannung würde ich dann per PWM und RC-Integrator bilden (muß
nicht so genau sein). Der Ausgang scheint gegen ESD geschützt zu sein,
sodaß ich da nichts besonderes brauche.

Für den Eingang bin ich mir noch nicht sicher. Es soll auch ein 4-20mA
Eingang geben, zusàtzlich aber noch eine genaue PT100 Messung. Da habe ich
mir überlegt, das hier einzusetzen:

http://www.analog.com/en/prod/0,287...95,00.html

Ist was teuerer, aber dafür spare ich mir dann den 4-20mA Eingangskonverter
(brauche ich ja nur den Spannungsabfall an einem Widerstand zu messen), für
die Temperaturmessung ist sogar schon ein Schaltungsbeispiel in dem
Datenblatt gegeben und einen der 6 Eingànge kann ich außerdem noch als
Feedback für den selbstgestricken PWM-DA-Wandler brauchen. Für die externen
Eingànge zu diesem Chip brauche ich dann aber wohl noch einen ESD-Schutz.

Schließlich sind noch ein RS232 und 485 Ein-/Ausgànge geplant (was dann
tatsàchlich alles reinkommt, entscheidet sich spàter, aber braucht man dann
ja nicht zu bestücken). Die Interfacechips dazu scheinen aber schon einen
ESD-Schutz zu haben, z.B. für RS232:

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/max3232.pdf

Für 485 habe ich auf Anhieb nur das hier gefunden:

http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/9102.pdf

Gibt es das auch für 3,3V, nicht zu teuer und vielleicht mit je 2
Ein-/Ausgàngen?

Gibt es generell noch Tips für den Schutz der Schnittstellen? Z.B. generell
1k Widerstànde in alle Ausgànge legen, um die gegen Kurzschluß zu schützen
und Widerstand und Zenerdioden gegen Masse in den Eingàngen, um gegen
Anlegen der Versorgungsspannung zu schützen?

Frank Buss, fb@frank-buss.de
http://www.frank-buss.de, http://www.it4-systems.de
 

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#1 uwe wiards
01/10/2007 - 08:33 | Warnen spam
Frank Buss wrote:
Ich möchte bei einem Geràt, was ich zur Zeit entwerfe, die Ein-/Ausgànge
...



Hallo Frank,
das ganze ist ein bisserl viel auf einmal ;-)) am frühen Morgen...

Ein paar wenige Dinge, was ESD-Schutz angeht:

Erstmal muss man für eine gute Überlegung zum ESD-Schutz wissen, wie
genau die E/AŽs arbeiten sollen, heisst, was sollen sie ansteuern, wie
schnell und wie werden sie wiederum getrieben?

Ganz vereinfacht;-))
kannste von folgendem ausgehen: je langsamer und belastbarer ich die
Nutzsignale habe, desto besser kann ich meinen ESD-Schutz aufbauen.
Heisst weiter, wenn verschleifte Signale nicht wirklich stören, ich
keine wirkliche Flankensteilheit brauche, wenn ich genug Energie vom
Nutzsingnal wegfließen lassen kann, dann kann mein ESD-Schutz wirklich
Schutz werden.
Dort wo es geht, am E/A eine RC-Kombination mit antiparallelen Z-Dioden,
wenn der C zum Bezug groß genug ist, wird praktisch ESD als zerstörendes
Element dort keine Rolle mehr spielen. Beachte aber, daß damit nicht
gemeint ist, daß Dein Design nicht "abstürzen" kann (ESD induziertes
EMV/EMI).

So, das war jetzt ganz stark vereinfacht. Wem es nicht passt, der
korrigiere mich bitte entsprechend ;-))

Grüße in den Tag...
Uwe

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