Perché l'otturazione a caldo fa esplodere le cose e come prevenirle?

Ho fatto lo stupido errore di collegare cose calde molte volte prima. Il mio problema è che mi sono precipitato ed è così facile per me dimenticare che ho Arduino acceso o qualche altro costoso IC o hardware collegato.

Oggi ho collegato a caldo l'ingresso PWM del mio ESC al mio pin digitale Arduino. Ho visto fuggire il fumo magico. Ciao ciao un gruppo di pin digitali! Mi odio adesso.

Perché le cose non amano essere collegate a caldo?

C'è un modo semplice per proteggermi da questo?

Altri due effetti, oltre a quelli già menzionati, possono sconvolgere i circuiti molto delicati:

-Cavi schermati e cavi coassiali sono in realtà condensatori, che possono contenere una carica. Questa carica può essere interpretata erroneamente come un segnale e causare cambiamenti di stato indesiderati (ad es. Un arresto anomalo del processore) o persino ...

-Latchup. Con l'IC alimentato, alcuni tipi di ingressi CMOS non protetti non possono sopportare alcuna tensione al di sopra della tensione di alimentazione anche per i microsecondi, poiché ciò attiverà un effetto di feedback positivo (l'intero dispositivo improvvisamente sembra un tiristore con queste tensioni applicate) lasciando il dispositivo in un stato di crash o addirittura fungere da cortocircuito vicino ai binari di alimentazione.

Notare che i due perni su entrambi i lati sono più lunghi e i due al centro sono più corti. Ciò garantisce che le connessioni vengano eseguite nell'ordine corretto (e anche interrotte nell'ordine corretto quando si scollega).

Se il connettore non è progettato per il collegamento a caldo, non esiste tale garanzia.

L'ordine che desideri è:

• Primo, terra / scudo.

Questo assicura che entrambe le parti siano d'accordo su cosa sia lo "0V" e inoltre scarica l'elettricità statica in modo sicuro. A volte è visibile una piccola scintilla. Non si desidera collegare prima i pin sensibili ESD!

• In secondo luogo, l'alimentazione.

• Terzo, segnali

L'ordine è molto importante. Vuoi davvero evitare di applicare tensione ai pin di segnale di un chip non alimentato, poiché la corrente fluirà attraverso i diodi di protezione ESD e il chip verrà alimentato dai suoi pin IO. Ciò può danneggiare il chip.

Inoltre, se la messa a terra si collega per ultima, le linee del segnale fungeranno invece da terra e la corrente scorrerà in esse. Se il dispositivo contiene chip 3V3 alimentati da un LDO da + 5V da USB e la terra non è collegata, chissà quali saranno le tensioni all'interno del dispositivo ...

Un eccellente esempio di come NON farlo sono i connettori audio RCA.

Nota come la punta si mette in contatto per prima. Sono sicuro che l'hai già fatto prima. Gli altoparlanti emettono un forte ronzio, fino a quando i motivi non vengono collegati.

perché alle cose non piace essere collegati a caldo?

È perché i pin si collegano nell'ordine sbagliato.

Dato che menzioni un ESC, suppongo che tu abbia tensioni e correnti abbastanza grandi da friggere alcuni chip. In questo caso, non collegare prima la terra può davvero far male ...

c'è un modo semplice per proteggere di nuovo questo?

Utilizzare un connettore sicuro per hotplug. Se non trasporta l'alimentatore, solo segnali e terra, allora potresti cavartela con resistori di grande valore sulle linee del segnale ... ma è un hack.

Sfortunatamente questi connettori sono molto rari. Le intestazioni come quelle utilizzate con Arduino sono progettate per far parte di un prodotto finito che verrà collegato solo durante la produzione, quindi non saranno hotplug-safe.

I connettori sicuri per hotplug saranno disponibili per gli standard usuali (USB, HDMI, qualunque cosa) ma questo non sarà quello di cui hai bisogno per la tua applicazione.

Quindi, immagino che tu sia bloccato a farlo con attenzione, spegnendo prima di fare casini con il circuito ...

Lo hot swap è negativo per alcuni motivi:
1) Se si collega il Vcc prima che la corrente di terra possa fluire nel circuito in modi anomali. Ad esempio, se Vcc è collegato e un pin digitale o analogico prima della messa a terra, l'alimentazione può fluire in Vcc e dal pin potenzialmente cortocircuitando quel pin e bruciando quella parte del circuito.

2) Può causare un "esaurimento" della caduta temporanea della tensione su un bus di sistema o su un alimentatore.

3) Al momento della disconnessione, gli induttori nel circuito o nei cavi possono presentare alte tensioni se scollegati.

(Avevo un cavo che non era sostituibile a caldo in un prodotto che i rappresentanti di servizio avrebbero scambiato a caldo in caso di incidente. A causa della reciproca induttanza nel cavo (e un design del cavo improprio con fili diritti che scorrevano uno accanto all'altro per un metro o giù di lì ) farebbe esplodere i driver digitali su entrambi i lati del cavo. Dopo un'ulteriore ispezione è stato scoperto che quando il cavo veniva scollegato una linea CMOS digitale saliva a 7 V!)

Ho anche avuto un grande successo nell'attuazione di entrambe le strategie di seguito. Una cosa che puoi fare nella progettazione se il tuo sistema hot-swap a rotazione è trovare un connettore standard (ho usato sca2 per il mio bus, ma potresti usare sata o un altro connettore standard del settore, assicurati solo che le persone capiscano che non possono collegarsi altre cose in esso).

Circuito di precarica:

Un pin lungo e una resistenza di limitazione della corrente possono essere utilizzati per limitare la corrente di spunto a un dispositivo. Il perno lungo si accoppia per primo; il limite di corrente deve essere impostato in modo tale che i binari di alimentazione del sistema host rimangano conformi alle specifiche, ma il dispositivo si carica adeguatamente prima che i pin di alimentazione e segnale effettuino la connessione. Prestare attenzione quando si sceglie un valore della resistenza di precarica, i seguenti scenari mostrano alcuni problemi comuni: Se il valore della resistenza di precarica è troppo piccolo, il dispositivo assorbirà ancora troppa corrente durante l'inserimento, causando la caduta delle guide di alimentazione del sistema fuori regolamentazione.

Controller hot swap

Un controller IC hot swap controlla la corrente di spunto di un dispositivo. I controller hot swap in genere incorporano fusioni elettroniche e in applicazioni ad alta corrente può essere difficile distinguere tra corrente di spunto e corto circuito. I componenti sono più costosi dei resistori di precarica e in alcuni casi l'uso di componenti più attivi nel sistema può comportare problemi di affidabilità.

Immagine e sorgente del testo: considerazioni sulla progettazione per Hot Swap

Dipende molto dal circuito e in alcuni casi dal connettore stesso.

Quando si disconnette o si connette qualcosa, le connessioni non avvengono tutte contemporaneamente. Ciò significa che c'è uno stato di connessione imprevedibile durante il processo. Alcune di queste connessioni possono mettere grandi tensioni o grandi correnti dove non si desidera che siano. Peggio ancora, i connettori sono generalmente stretti, il che significa che l'utente li sposta in giro per farli separare, creando ancora più interruzioni casuali nel processo.

Alcuni connettori, come i connettori del bordo della scheda, sono anche noti per cortocircuitare i pin adiacenti durante l'inserimento o la rimozione prima che si accoppino correttamente. Non si dovrebbe nemmeno pensare di collegare o scollegare uno di questi a caldo.

Se qualunque cosa venga disconnessa non importa, ad esempio, una spina a due pin che va a un LED con una semplice unità pull-up pull-up, non succederà nulla di male supponendo che non lo zapping con ESD. Ma la maggior parte delle cose non è così robusta.

Ovviamente è possibile progettare elementi inseribili a caldo, ma ciò è complicato e costoso e non funzionale per la maggior parte della vita del prodotto ed è difficile giustificare se non si tratta di un requisito di progettazione specifico.

Detto questo, i sistemi dovrebbero sempre essere progettati in modo tale che se la cosa è accesa quando il sensore A non è collegato, l'uscita B non dovrebbe andare in uno stato che dipende da quel sensore. Se la perdita di quel sensore causerà un guasto o un pericolo, è necessario aggiungere le misure appropriate per rilevare tale perdita ed entrare con garbo in uno stato sicuro.

Ma in generale, a meno che tu non sappia VERAMENTE cosa potrebbe succedere, non collegare a caldo!