Forum

Einloggen | Registrieren | RSS  

Erzgebirger(R)

E-Mail

27.02.2013,
14:47
 

IC - Eingangsspannungsschutz (Elektronik)

Hallo,

ich möchte den AD654 vor zu hoher Spannung, in meinem Fall 1V, und auch ggf. negativer Spannung am Eingang (Pin4) schützen. Dabei soll natürlich die anliegende Spannung nicht beeinflusst werden. Ich habe anfangs "einfach" eine Diode nach Masse geschalten, da vor dem Eingang noch ein 1k Widerstand ist war das für erste Tests ausreichend. In der später umgesetzten Schaltung muss ich das anders lösen, denn so wird die Spannung doch minimal beeinflusst. Was gibt es für Möglichkeiten, mit vertretbarem Aufwand? Die Schaltung wird eine Strommessung mit Auswertung (µC). Daher soll es kein sehr grosser Aufwand werden, aber ich möchte da einen kleinen Schutz einbauen.

Danke für Hinweise, Ansätze ...

--
Gruß Erzgebirger

Hartwig(R)

27.02.2013,
15:37
(editiert von Hartwig
am 27.02.2013 um 18:36)


@ Erzgebirger

IC - Eingangsspannungsschutz

Hallo,
hier gibt es die FET-Dioden, für den Erzgebirger natürlich selbst geschnitzt ;-) - siehe hier:
http://www.ti.com/lit/an/sboa058/sboa058.pdf
Alternativ zu dem, was dort steht, kannst Du auch eine Diode zwischen Eingang und -UB und eine Diode zwischen Eingang und +UB legen, jeweils in Sperrichtung natürlich.

Edit:
das Datenblatt sagt bei den Grenzwerten:

Input Voltage: ±VS
Differential Input Voltage: +VS and –VS

Wenn Du also eine entsprechende Versorgungsspannung anliegen hast, sollte eine Spannung von einigen Volt (aber < +/- VS) direkt an den Eingängen keinerlei dauerhaften Schaden anrichten.

Viele Grüsse
Hartwig

Theo(R)

E-Mail

Düsseldorf,
27.02.2013,
15:46

@ Erzgebirger

IC - Eingangsspannungsschutz

Hallo

Zwei dicke Dioden hintereinander = 1,4V. Sollte reichen.

Theo

schaerer(R)

Homepage E-Mail

Kanton Zürich (Schweiz),
27.02.2013,
15:47

@ Erzgebirger

IC - Eingangsspannungsschutz

» Hallo,
»
» ich möchte den AD654 vor zu hoher Spannung, in meinem Fall 1V, und auch
» ggf. negativer Spannung am Eingang (Pin4) schützen. Dabei soll natürlich
» die anliegende Spannung nicht beeinflusst werden. Ich habe anfangs
» "einfach" eine Diode nach Masse geschalten, da vor dem Eingang noch ein 1k
» Widerstand ist war das für erste Tests ausreichend. In der später
» umgesetzten Schaltung muss ich das anders lösen, denn so wird die Spannung
» doch minimal beeinflusst. Was gibt es für Möglichkeiten, mit vertretbarem
» Aufwand? Die Schaltung wird eine Strommessung mit Auswertung (µC). Daher
» soll es kein sehr grosser Aufwand werden, aber ich möchte da einen kleinen
» Schutz einbauen.
»
» Danke für Hinweise, Ansätze ...

Ich denke, Dir hilft das weiter:

"Überspannungsschutz von empfindlichen Verstärkereingängen"
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/ovprot.htm

--
Gruss
Thomas

Buch von Patrick Schnabel und mir zum Timer-IC NE555 und LMC555:
https://tinyurl.com/zjshz4h9
Mein Buch zum Operations- u. Instrumentationsverstärker:
https://tinyurl.com/fumtu5z9

Erzgebirger(R)

E-Mail

27.02.2013,
16:12

@ schaerer

IC - Eingangsspannungsschutz

Nur mit Diode (nicht selbst geschnitzt) hatte ich wie schon beschrieben Probleme. Die Änderung der Ausgangsfrequenz zwischen mit und ohne Diode ist verhältnismässig groß gewesen. Es geht mir nicht nur um ESD Schutz sondern vor allem um den Schutz vor "kleinen" Überspannungen, z.B. 1,5V statt max. 1V an diesem Eingang, bei einer Versorgungsspannung von 5V. Das könnte durch eine falschen Shunt o.ä. bereits passieren. Oder ist das zu vorsichtigt, würde nicht zu einer Beschädigung des IC führen sondern nur zu keiner weiteren Aussteuerung? Eine Variante wäre auch noch ein Komparator an dieser Spannung, der dann eine Abschaltung auslöst ...
Ich bin aufgrund der aufgetretenen Abweichung etwas vorsichtig mit Einflüssen auf die Messspannung. Die Vorschläge werde ich mir heute Abend genau ansehen (muss jetzt erst noch weg).

Danke für erste

--
Gruß Erzgebirger

geralds(R)

Homepage E-Mail

Wien, AT,
27.02.2013,
16:14
(editiert von geralds
am 27.02.2013 um 16:25)


@ Erzgebirger

IC - Eingangsspannungsschutz

Hi,

Schau mal Bild 5:

http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD654.pdf

Aber ... der Pin 4 verträgt eine negative.

Kommst vom µC, dann ist der Eingang eh nur positiv.

--- sonst, Schottkydiode, Bild 4:
schau dir auch Bild 24 an: - I-Monitor (mit Clampingdiode an Pin4) :
http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/444186898AN278.pdf

zB auch hier die Appli. mit dem 4046 PLL:
http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/84860375AN361.pdf


Grüße
Gerald
---

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! :wink: Feigling!"

geralds(R)

Homepage E-Mail

Wien, AT,
27.02.2013,
16:29

@ Erzgebirger

IC - Eingangsspannungsschutz

» Nur mit Diode (nicht selbst geschnitzt) hatte ich wie schon beschrieben
» Probleme. Die Änderung der Ausgangsfrequenz zwischen mit und ohne Diode ist
» verhältnismässig groß gewesen. Es geht mir nicht nur um ESD Schutz sondern
» vor allem um den Schutz vor "kleinen" Überspannungen, z.B. 1,5V statt max.
» 1V an diesem Eingang, bei einer Versorgungsspannung von 5V. Das könnte
» durch eine falschen Shunt o.ä. bereits passieren. Oder ist das zu
» vorsichtigt, würde nicht zu einer Beschädigung des IC führen sondern nur zu
» keiner weiteren Aussteuerung? Eine Variante wäre auch noch ein Komparator
» an dieser Spannung, der dann eine Abschaltung auslöst ...
» Ich bin aufgrund der aufgetretenen Abweichung etwas vorsichtig mit
» Einflüssen auf die Messspannung. Die Vorschläge werde ich mir heute Abend
» genau ansehen (muss jetzt erst noch weg).
»
» Danke für erste

--
dann musst auch an die Versorgung klemmen.
Dazu eine Kondi-Kombination (bzw. R-C-D) entlang der Leiterbahn zu IC,
um die Spikes zu killen, damit wird die Leitung ruhiger.

Grüße
Gerald
---

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! :wink: Feigling!"

Erzgebirger(R)

E-Mail

27.02.2013,
22:08

@ geralds

IC - Eingangsspannungsschutz

» Hi,
»
» Schau mal Bild 5:
»
» http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/AD654.pdf
»
» Aber ... der Pin 4 verträgt eine negative.
»
» Kommst vom µC, dann ist der Eingang eh nur positiv.
»
» --- sonst, Schottkydiode, Bild 4:

Diese Beschaltung hat bir eben zu einer deutlichen Änderung der Ausgangsfrequenz geführt. Was genau da passiert habe ich noch nicht näher untersucht. Aber nach dem entfernen der Diode war alles wieder i.O. Da ich die Frequenz dann sehr genau auswerten muss, habe ich den Testaufbau vorerst so beibehalten.

» schau dir auch Bild 24 an: - I-Monitor (mit Clampingdiode an Pin4) :
» http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/444186898AN278.pdf
Evt. habe ich auch nicht die korrekten Bauelemente, werde mir zum Test welche bestellen.
»
» zB auch hier die Appli. mit dem 4046 PLL:
» http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/84860375AN361.pdf
»
»
» Grüße
» Gerald
» ---

Danke für eure Hilfen

--
Gruß Erzgebirger

geralds(R)

Homepage E-Mail

Wien, AT,
27.02.2013,
22:18

@ Erzgebirger

IC - Eingangsspannungsschutz

--
» »
» » --- sonst, Schottkydiode, Bild 4:
»
» Diese Beschaltung hat bir eben zu einer deutlichen Änderung der
» Ausgangsfrequenz geführt. Was genau da passiert habe ich noch nicht näher
» untersucht. Aber nach dem entfernen der Diode war alles wieder i.O. Da ich
» die Frequenz dann sehr genau auswerten muss, habe ich den Testaufbau
» vorerst so beibehalten.

ja, das kann sein.
Muss jedoch noch kein Fehler sein, sondern einfach halt mal voresrt anders. (Verstärkung - Regelung?? )
Wie ist denn deine Schaltung da am Eingang?
Wie ist denn der Aufbau? - gar ein Steckbrett, wenn ja, dann bitte aufpassen.
Besser wäre mindestens Lochraster (Punktraster) bei der du die unnötigen Löt-Punkte wegkratzt.


---

--
...und täglich grüßt der PC:
"Drück' ENTER! :wink: Feigling!"

Hartwig(R)

28.02.2013,
00:58
(editiert von Hartwig
am 28.02.2013 um 01:06)


@ Erzgebirger

IC - Eingangsspannungsschutz

Hallo,
mir ist nicht ganz klar, welchen Schutz Du wirklich anstrebst. Vor Beschädigung des ICs ist Schutz gegeben, solange die Grenzwerte nicht überschritten werden. Da sind die Eingänge bis zur positiven/negativen Versorgungsspannung (auch als Differenzspannung) geschützt. Zusätzlichen Schutz bekommst Du dann über die in Sperrichtung angelegten Dioden - Transistordioden oder FET-Dioden - wenn die Sperrströme extrem gering sein müssen, also im pA/fA - Bereich. Der Link von Thomas erklärt das ja gut. Du beschriebst eine "Frequenzänderung" wenn die Diode an Masse liegt... Da müsste man die Schaltung kennen. Den OP-Eingang mit der Schutzdiode an Masse zu legen, ist aber wahrscheinlich nicht optimal - da wäre eine Beeinflussung nachvollziehbar, da die Diode dann evtl sogar in Durchlassrichtung betrieben werden könnte. Je nach Beschaltung könnte man auch die beiden Eingänge des OPVs mit zwei anti-parallelen Dioden beschalten, dann kann keine Differenzspannung >0,7V entstehen....

Geht es Dir darum, Übersteuerung und somit zu lange "Erholzeiten" zu vermeiden, dann sind gezielte Schaltungsmassnamen erforderlich - die hängen dann aber speziell von Deiner Aufgabenstellung ab. Du sprachst von einer Strommessung - also evtl. recht niederohmig an einem Shunt gemessen - das sollte eigentlich kein Problem sein. Problematisch könnte da nur eine sehr hohe Gleichtaktaussteuerung werden - das liesse sich dann evtl nur über eine galvanische Trennung sauber lösen. Über wenige Volt würde ich mir sonst keine Gedanken machen...
Grüsse
Hartwig

Erzgebirger(R)

E-Mail

01.03.2013,
16:06

@ geralds

IC - Eingangsspannungsschutz

» --
» » »
» » » --- sonst, Schottkydiode, Bild 4:
» »
» » Diese Beschaltung hat bir eben zu einer deutlichen Änderung der
» » Ausgangsfrequenz geführt. Was genau da passiert habe ich noch nicht
» näher
» » untersucht. Aber nach dem entfernen der Diode war alles wieder i.O. Da
» ich
» » die Frequenz dann sehr genau auswerten muss, habe ich den Testaufbau
» » vorerst so beibehalten.
»
» ja, das kann sein.
» Muss jedoch noch kein Fehler sein, sondern einfach halt mal voresrt anders.
» (Verstärkung - Regelung?? )
» Wie ist denn deine Schaltung da am Eingang?
» Wie ist denn der Aufbau? - gar ein Steckbrett, wenn ja, dann bitte
» aufpassen.
» Besser wäre mindestens Lochraster (Punktraster) bei der du die unnötigen
» Löt-Punkte wegkratzt.
»
»
» ---

Hallo,

die Schaltung ist aktuell auf Lochraster realisiert und einen kompletten (sauberen) Schaltplan gibt es noch nicht.
Aufbau ganz grob ist Shunt->OPV mit vu ca. 15 und diese Spannung kommt zum AD654 von da über Optokoppler zum µC mit LCD, später noch serielle Schnittstelle usw.
Das ganze mit meinen einfachen Messmitteln zu prüfen und justieren ist schwierig. Ausserdem habe ich festgestellt, das mein Verdacht der AD654 sei durch eine Überspannung beschädigt worden falsch war. Nachdem ich eine Testschaltung aufgebaut hatte, funktionierte er in dieser aber in der Originalschaltung nicht. Dann habe ich wie in meiner Testschaltung einen 10k Widerstand zwischen Pin1 + Pin8 geschalten und damit funktionierte die Schaltung wieder, auch nachdem ich den Widerstand entfernt habe läuft sie seitdem problemlos.
Ich hatte befürchtet das eine Eingangsspannung >(Ub-4V) zur Beschädigung des IC geführt hat und wollte dafür einen Schutz vorsehen. Es ist wohl aber nur die maximal mögliche Auswertgrenze, die aber nicht automatisch zu einer Zerstörung führt.
Soweit zur Erklärung und zumindest für dieses Problem Abschluss.

Danke noch mal für die Hinweise, man lernt ja nie aus

--
Gruß Erzgebirger