Überspannungsschutz an IC notwendig ??

[JoeM1978]

Eine Kurze und trotzdem für mich interessante Frage:


Ist es notwendig bzw. sinnvoll Ein/Ausgangspins vor elektrostatischen Spannungen zu schützen,
die z.b. an "Berührbaren" Steckern verbunden sind ?
(z.b. Jemand schlürft über Tepichboden und berührt dann Stecker, die mit Eingängen eines Atmega belegt sind)

Nachtrag:

Ich hab dann doch noch folgendes Thema gefunden:
Schutzschaltung-eines-GPIO-Pins (https://www.roboternetz.de/community/threads/60686-Schutzschaltung-eines-GPIO-Pins)

Was haltet ihr davon ? ist es für z.b. einen Atmega oder Portexpander Sinnig oder eher unnütz ?

Grüsse,... JoeM

[PICture]

Hallo!

Nein, weil am jeden I/O Pin interne Dioden zu VCC und GND hängen. ;)

[White_Fox]

Es ist auf jeden Fall sinnwoll, e-statische Entladungen/Überspannungen von seinen Schaltungen fernzuhalten.

Laut Wikipedia kann ein Mensch, wenn er über Teppichboden geht, Spannungen bis zu 30kV erzeugen. Das ist weit über dem, was ein Halbleiter sperren kann. Und wenn es der Controller überlebt, so kann imemr noch genug Peripherie über den Jordan gehen. Mir ist auf einem selbstgebastelten Evaluationsboard mit einem ATMega8 ein LCD gestorben-höchstwahrscheinlich wegen genau sowas. Der AVR hats überlebt-aber den hätte ich leicht wechseln können. Das LCD hatte ich leider nicht zum Wechseln vorgesehen, damit war das Board unbrauchbar da kein vernünftiges Entlötwerkzeug zur Hand.

[JoeM1978]

Die Frage ist dann aber auch... Wohin sinnvoll ableiten.
Ich betreibe meine "Projekte" im normalfall über Steckernetzteil oder Labornetzgerät.
Habe also an sich keine "Erdung". Irgendein Teil müsste dann die überschüssige Energie "Verpuffen".
Sonst bekommt es späthestens der 7805 zu spüren, der mir Spannung regelt ?

[fredred]

Guten Tag JoeM1978,

der sicherste Überspannungsschutz(statisch) in der Mikroelektronik, ist immer du sorgst dafür, dass du keinen Körperkontakt herstellst. Wenn nötig musst du dich Erden. Eine sichere Hardwarelösung um statische Spannungen abzuleiden würde jeglichen Aufwand nicht rechtfertigen.

Gruß
fredlich

[White_Fox]

Ich betreibe meine "Projekte" im normalfall über Steckernetzteil oder Labornetzgerät.
Habe also an sich keine "Erdung". Irgendein Teil müsste dann die überschüssige Energie "Verpuffen".

Warum...solange deine Schaltung auf deinem Tisch liegt, hat sie doch Erdpotenzial. Du wirst, meistens mit den Füßen, auch auf Erdpotenzial liegen.
Dass deine Schaltung galvanisch vom Netz getrennt ist macht da erstmal keinen Unterschied. Da du dich gegen Erde auflädst (schonmal z.B. an einer Türklinke oder Autotürtür eine gewischt gekriegt?) macht es immer Sinn, sich auch gegen Erde wieder zu entladen. Deswegen werden in bestimmten Anwendungen auch häufig geerdete ESD-Unterlagen eingesetzt.

Um auf deine Anwendung zurückzukommen: Ich schrieb "e-statische Entladungen fernhalten". Das heißt nicht, irgendwelche Schutzschaltungen aufbauen. Denn das ist tatsächlich viel Aufwand und ob das immer zuverlässig funktioniert oder die Schaltung negativ beeinflusst ist eine andere Frage. Da ist es sinnvoller, du verwendest eine ESD-Matte zum Basteln und vllt noch eine "Hundeleine". Wenn es ein fertiges Gerät ist, dass nicht nur am Bastelplatz betrieben werden soll, pack es in ein Gehäuse. Geerdete Metallgehäuse sind als ESD-Schutz prima.

[JoeM1978]

An sich dachte ich eher an Kunstoffgehäuse. :/
Was den Betrieb über Steckernetzteil angeht...
Wenn ich mich gegen Erde auflade....
gibt es an sich nur das Problem, wenn ich mit Beiden händen ranfasse und unterschiedliche Pins berühre.
Sinnvolles machen kann man dagegen wohl nichts... ausser eben wie ihr sagt mit ner "Hundeleine" oder ner ESD-Matte erden,
damit die Spannung vor dem Berühren schon weg ist.

Der aufwand alles per Elektronik zu "schützen" scheint mir in der Tat wirklich zu hoch zu sein.

Sinnvolle Möglichkeiten wären für ein fertiges Gerät also...
-Ein Geerdetes Metallgehäuse.
(Was die Pins bei Berührung auch nicht schützen wird, wenn man nicht vorher das Gehäuse angefasst hat)
-Ich lass es Drauf ankommen und im schlimmsten Fall setz ich die IC auf Sockel um sie zügig tauschen zu können.
(Scheint mir dann die günstigste und sinnvollste alternative.)

[fredred]

Guten Tag,

den letzten Hinweis kann ich nicht nachvollziehen. Gut es sei denn der Tisch und Fußboden ist aus Metall und alles mit Potenzialausgleich verbunden. Natürlich auch GND deiner Platine und du selber.
Auch müsstest du deine Lötkolbensitze anfassen um nicht wieder eine Potenzialunterschied zu haben(könnte aber unangenehm sein) Also was soll es.
Bastle schon seit vielen Jahren mit einigen Hardware deren Eingangswiderstand auch schon mal größer 200 MOhm war(bei 1Volt max Eingang) Alles OK.
Doch viel schlimmer ist doch die dynamische Überspannung. z.B. die Versorgungsspannung wird um ca. 20% überschritten oder ein Blitz knallt in deine „Hütte“ was ich aber keinem wünsche.
Schlussfolgerung die "e-statische Entladungen fernhalten". Ist mit Schutzschaltungen kaum möglich.

Mit freundlichen Grüßen
fredred

[Besserwessi]

Man kann die Eingänge schon sinnvoll Schützen. Nicht gegen alles, aber doch die normalen kleinen Entladungen des Alltags. Ableiten kann man die Ladung gegen die Schaltungsmasse. Damit ist dann ggf. die ganze Schaltung zeitweise auf einem anderen Potential aber das Stört die meisten Schaltungen nicht so sehr. Passende Elemente sind z.B. MOVs und Überspannungschutzdioden. In der Regel braucht man auch wenigstens 2 Stufen für den Schutz: einmal fürs Grobe so etwas wie MOVs recht dicht am Stecker und dann so etwas wie Widerstand und Dioden für die restlichen vielleicht 50 V.