Labortagebuch Dezember 2011

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19.12.11: Solarlampe mit 300 V



Und wieder ist mir eine Solarlampe zugelaufen, weil sie im Winter nicht mehr leuchten wollte. Zum Test habe ich den Akku nachgeladen und etwas rumprobiert. Da gibt es einen geheimnisvollen Schalter. Man kann die Lampe weiß oder violett leuchten lassen.



Und was sollen diese komischen Drahtgitter? Beim Untersuchen bekomme ich plötzlich einen Schlag! Ach so, ein Mücken-Killer! Das hatte mir keiner gesagt. Ja bin ich denn eine Mücke!? Nachmessen zeigte eine Spannung von 300 V.



Und innen kommt tatsächlich ein Spannungswandler mit Hochspannungskaskade zum Vorschein. Die Hochspannung ist völlig vom Lampen- und Batterieteil getrennt, sozusagen potentialfrei. Man kann beliebig die positive oder die negative Seite an Masse legen. Nicht schlecht, das ist ja schon die vollständige Spannungsversorgung für einen Geigerzähler. Beim Experimentieren habe ich mir noch ein paarmal einen abgeholt. Immer vorsichtiger habe ich dann mehrfach den Ausgangskondensator mit der GND-Leitung entladen. Einmal habe ich versehentlich die Plusleitung dazu verwendet. Dabei ist der linke Teil der Schaltung, der LED-Sperrwandler durchgebrannt. Die Platine hat also einen Selbstzerstörungsmechanismus. Aber der Hochspannungsgenerator geht noch. Auch nicht schlecht, da kann ich ja den linken Teil  abräumen und für den NF-Verstärker eines Geigerzählers verwenden.


19.12.11: ESD-Gefahr durch Laptop-Netzteile, von Peter Krueger

Ich habe leider zwei Pingpong-Board's durch ESD-Fault geschossen, der u-Controller ist hinüber. Das Problem: Programmieren der P/P-HW über Laptops mit angeschlossener Laptop-Stromversorgung. Gefahr bei Laptopstromversorgung ohne gesonderten Erdanschluss und zweipoliger Netzkanschluss: Aus ESD Gründen ist der primär/sekundäre AC/DC Wandler mit einem etwa 10 nF/1000 V Kondensator überbrückt. Falls die an den seriellen Lapttop-Port angeschlossene P/P-Hardware von Hand berührt wird, fliesst eine 220-V-AC Spannung über die uController Ports, die sofort zerstört sind. Ob ein 220-V-AC Schluss besteht, kann leicht mit einem Spannungsprüfer mit Glimmlampe an dem serilleen oder USB-Port geprüft werden. Bei meinen Laptops von Hersteller-MEDION ist dieses der Fall, Spannungsprüfer glimmt. Bei Sromversogungen mit gesonderten dritten Edanschluss ist keine Überspannung mit Spannungsprüfung zu beobachten. Der interne Kondensator kann übrigens mit einem Multimeter mit C-Messung an den Stromversorgungs Eingang- und GND-Ausgangssteckverbindungen gemessen werden. Falls nichts gemessen wird, den 220-V-Eingang gegen GND-Ausgang umpolen. Falls immer noch nichtsgemessen wird, evt. keine interne C-Kopplung vorhanden.

Betr. die ESD-Spannungsfestigkeit von den ATMEL und auch den anderen uC-Herstellern: Falls nicht gesondert auf dem Datenblatt angegeben, dürfen die I/O-Ports nicht von Hand berührt werden. Die I/O-Ports, haben eigentlich nur eine Spannungsfestigkeit für die nötigen Löt- oder Steckmontagearbeiten auf PCB-HW von +/-100 mV und max 100 uA.

Daten aus Datenblatt ATmega8, ATmega8L: Page232: Voltage on any Pin except RESET with respect to Ground -0.5V to VCC+0.5V Page-238: Seriel Port Input Current each I/O Pin 0.1 VCC < Vi < 0.9VCC -10 uA min, 10 μA max

Betr. die generellen I/O.Ports PA, PB, ...: Die I/O-Schutzdioden verkraften nur geringe Klemmspannung. Bei einem Strom > 100uA steigt die Klemmspannung der Schutzdioden bereits auf über 500 mV an. Falls eine I/O-Fremdansteuerung nötig wird, dann nur über externe Signal-Puffer-IC mit entsprechend eingebauter I/O-Schutzschbeschaltung.

Zusatzinfo (B.K):

Meine Erfahrung ist, dass man mehr als 1 mA gefahrlos über die Schutzdioden der AVR-Controller ableiten darf. Allerdings kann bei einem Enlade-Stromstoß wie im Fall des Laptop-Netzteils leicht ein sehr viel höherer Strom auftreten (siehe ADtest).

ESD-Erfahrungen  von Harald Schetter

Meine Erfahrungen mit CMOS haben auch so angefangen. Zig CD4011AE sind den Latch-Up-Tod gestorben, als ich sie bloß mit der Multimeterspitze berührt habe. Damals wussten nur Eingeweihte, dass es den verborgenen Thyristor gibt und der hat schon mit 10 mA gezündet.

Heute wird bei Tests der Triggerstrom mit 200 oder sogar 400 mA nicht erreicht, ein Nanosekundenimpuls mit 1 Ampere ist nicht unbedingt schädlich. Das Human Body Model entlädt einen mit 2 kV geladenen 100-pF-Kondensator über 1.5 kΩ in den Ein/Ausgang. Nach Herrn Ohm ist das über 1A und reicht zur Zündung des verborgenen Thyristors aus.

Wenn jetzt gleichzeitig die Stromversorgung noch in der Lage ist, mehr als die im Datenblatt angegebenen 400 mA nachzuschieben, ist der Tod des Chips besiegelt. Ich kenne die Pingpong-Schaltung nicht, aber der Verdacht drängt sich auf, dass hier der am weitesten verbreitete Fehler in der CMOS-Technik begangen wurde.

(Die Schaltung steht hier: ../Lernpakete/Pingong.html Der ISP-Anschluss des Mega8 ist ohne weiteren Schutz an die Anschlüsse geführt, wie das bei Atmel-Boards üblich ist. Im Normalfall passiert da nichts. Z.B. habe ich mehrmals schmerzliche statische Entladungen über die Ports erlebt, die keine Auswirkungen hatten. Ungeerdete Laptops sind eben ein besonders harter Fall, besonders wenn das Board über einen anderen Weg schon geerdet ist.)

Siehe auch: www.buerger-electronic.de/esd-elektrostatische-entladung.php




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