Diodos protectores para entradas de PIC

[ELIUSM]

Hola!
Una preguntita chica,

estaba hace tiempo haciendo un circuito que estara para proteger las entradas de un PIC. Se trata de una placa que adapta un PIC a un Protoboard, pero con varias cosas necesarias incluídas, como el oscilador, que siempre se usa, y resistencias protectoras en cada pata, además, un regulador de voltaje.

Las resistencias protectoras que usé son de 220 Ohm y van conectadas entre la entrada de un PIC y el mundo exterior.

Ahora, me había llegado a oídos que también se pueden poner diodos de cierta manera (a cada entrada de PIC), para que NUNCA entren más de 5V a la entrada respectiva. (a modo de proteger).
Quiero saber más sobre esto, por ejemplo:

1) Estoy hablando de diodos Zener que van conectados entre la entrada y GND?
2) Aún con estos diodos puestos, la entrada del PIC seguirá sirviendo como I/O (entrada y salida)?

Graciaaas!

 

[fernandob]

hola, me meti en la data de un PIC y la pase rapido, en los diagramas que muestra , esquematicos de I/o no se detallan diodos en inversa a +vcc y a masa.
cualquier cmos los tiene como R limitadoras.

no se si no lo ponen para no hacer muy denso el circuito o por que no los tiene.
ya a mi me pega la duda.

luego entre las caract electricas menciona que V. max. de cualquier pata no supere vcc+0,3v.

critico el asunto para una pata que quizas reciba algo medio crudo del exterior.

pero con la caracteristica remarcada , se hace medio inutil diodos entre la I/O y vcc con el catodo a vcc , ya que la i/o llegaria como entrada a una vcc+0,7v en caso de que le entre sobretension.
solo DZ servirian........bueno, tambien sckotklis (o como se escriban ops: ).

alguien tiene información de esto ???por que conozco gente que anda quemando PICs

y me pega la duda de si no les ponen diodos contra sobretensiones, si un 4011 los tiene .

saludos
ss

 

[asherar]

por que conozco gente que anda quemando PICs

Si, yo, ... ops: bueno, ... a veces pasa.

Los diodos zener te protegen la entrada, solo que, como el zener no es digital, también distorsionan
el valor de tensión. Si la entrada es analógica molesta un poco a las mediciones.
En ese caso es mejor la R de 100 Ohm en serie.

 

[ELIUSM]

Ahmmm, ya, asique talvez no es mejor usar Zeners...

O sea que las resistencias que puse (de 220 Ohm en este caso), deberían ser bastante protectoras entonces... pero... contra sobrevoltajes también?

FernandoB, no te entendí todo. Pero, eso de que los voltajes de pata son de 0,3V .... creo que hay algo allí, si no, sería imposible tocar jamás un PIC sin quemarlo, ya por solo mirarlo...

Saludos!

 

[Jeisson987]

no de 0.3V, sino de VCC+0.3V

 

[Chico3001]

Cualquier diodo sirve para esa aplicacion pero son mejores los diodos de proposito general (1N914 o 1N4148), cuando un sobrevoltaje entra en el pin el uno de los diodos conduce mandando el sobrevoltaje hacia la fuente de alimentacion o si es negativo a tierra, asi que en el pin el voltaje leido es de VCC+0.7V, Si el diodo fuera de Germanio seria VCC+0.3V o en el caso de voltajes negativos seria -0.7V y 0.3V si el diodo es de germanio

 

[asherar]

El 1N914/1N4148 se describe como "ultra fast switching" ("conmutación ultra rápida") lo que también
es importante.
En algunas hojas de datos se especifica cuánto tiempo se toleran las sobretensiones (us-ms)
en las I/O, luego ... puf!

Ahmmm, ya, asi que talvez no es mejor usar Zeners...

Si lo que proteges es una entrada digital no debería haber problemas.
En las entradas analógicas de los pics uno puede configurar el rango de la conversión.

PD:
Sería ilustrativo simular el circuito limitador con R y DiodoZener para ver el efecto de ir variando la tensión
de entrada con valores de R, de 1k, 200 Ohm, 100 Ohm y 50 Ohm, por ejemplo.
Así este tema no queda en el aire.

 

[ELIUSM]

Hola!

Muy bien! (disculpen por lo del 0,3V). Por suerte solo trabajo con entradas digitales.
No lo he simulado todavía, pero lo haré!

Asique en resumen, es bueno conectar un diodo como los que me dijieron, ya sea Zener o normal, entre la entrada del PIC y GND, con su cabeza mirando hacia la entrada, cierto? Y un diodo por cada pata, claro.

Muchas gracias!

 

[fernandob]

una entrada es una entrada, ana o digi.
si dice la data que no mas de vcc+0,3 v eso debe ser.

un dz si no llegas al valor de zener es como si no existiese, por que dices ale que molesta ?

un diodo 1n4148 da caida de 0,7v o sea vcc+0,7 ......nos pasamos de lo que dice pepe pic.

que raro que los pic no tengan .......buehh.. no se , para mi hasta ahora la cosa es ponerle dz , no veo otra, o los sckotkliz que tienen caida de menos de 0,7 no recuerdo cuanto era ni como se escriben, fijense a ver como era.

es un tema de como proteger las i/o que parece que los agarre flojos.
incluyendome.

PD: la R va pero acompañada de algo , sino solo limita la corriente , no la tension .

 

[Chico3001]

que raro que los pic no tengan .......

si tienen, pero no todos los pines los traen incluidos ... por que el añadir los diodos trae otros problemas como capacitancias parasitas que limitan la respuesta en frecuencia y hacen el pin mas lento

 

[fernandob]

entonces, entre nosotros y nuestra experiencia, que les parece mejor?

discutamoslo .

para mi la cosa anda entre diodos schotkli y diodos zenerverificando antes que este la cosa dentro de valores, por ejemplo DZ de menso d e5v , tipo 4,7 v o algo asi.
yo prefiero los DZ , los otros se me traban lso dedos el solo escribirlos :evil: :x

 

[ELIUSM]

Hola! Bueno, simulé con Diodos Zener, y con ningún otro, ya que lo más lógico me parecen los Zeners. Y bien, funcionan a la perfección. Encontré Zeners de 4,8V y los probé NUNCA han entrado más de 4,8V a la pata.

Además puse la resistencia de 220 Ohm, conectada entre la pata y el mundo exterior.

Me parece que con eso el tema está completo.

Pero tratando de buscar otra salida... pensaba en lo siguiente: Ustedes saben, que en vez de usar un cristal y además dos condensadores (todo a parte), existen los "resonadores", que traen un cristal y dos condensadores incluídos, y son de tres patas en total. No sé por qué nadie los usa. En fin, existirá alguna pieza electrónica, que dentro de sí tenga todo lo que se necesita para proteger una entrada de uC contra sobrevoltajes y sobrecorrientes?

También existen otras cosas que se llaman Varistores, que se encargan de cortar todo tipo de sobrevoltaje que entre hacia un lugar. Existirán de estos para 5V? En todo caso, aún con la existencia de estos, me parece mejor un diodo Zener.

Saludos!

 

[asherar]

Se suelen utilizar Diodos Zener de 5.1 V.

 

[Jeisson987]

no conozco el valor de esos resonadores pero no creo q salga mas barato q el cristal y los dos condensadores

 

[fernandob]

Se suelen utilizar Diodos Zener de 5.1 V.

te gusta el peligro iron man..... no ?

si usas un reg. de tension de 5v que suelen tirar 4,9 v. y la data te dice +vcc +0,3v
y hay esos de 4,8 v ............

pero no hay con que darle, un super heroe es un super heroe
para que va a usar el ascensor si se puede tirar del balcon !

(por eso sos mi IDOLO ! )

 

[asherar]

La tensión aplicada Uin puede ser mayor que la nominal del Zener, pero la tensión en la patilla protegida Uout NUNCA llega a ese valor nominal. Aún para un valor de R muy bajo.

Eso se ve graficando la recta de carga resistiva en el 3er. cuadrante (I<0, U<0, izquierda abajo) de la figura siguiente (tomada sin permiso de la Wiki).

Mi gráfico se puede ver más abajo.
El problema para las entradas analógicas es que cuando VZ < Uin < 0 la respuesta del zener no es lineal,
por lo tanto la señal se deforma ligeramente.

Ver también:
Diodo Zener
Regulador de tensión con zener

PD: Nada de héroe. Son sólo conocimientos helicoidales avanzados.

 

[Dr. Zoidberg]

La configuración "normal" para la protección de entradas digitales es la de una resistencia en serie con la entrada y desde el punto de unión de ambas, dos diodos porlarizados en inversa, uno hacia masa, el otro hacia la alimentación (Vcc). La idea es, como lo dijeron antes, de limitar la tensión de entrada a valores de Vcc+Vd hacia un lado y -Vd hacia el otro, donde Vd es la caída de tensión directa del diodo, normalmente entre 0.62V y 1V para el 1N4148, dependiendo de la corriente que lo atraviese. Si esta tensión es muy alta, habrá que usar diodos Schottky que tienen mas o menos lo mismo que los de germanio (0.2 a 0.4V).

Un tema clave es el uso de diodos de conmutación rápida, no por la necesidad de velocidad de conmutación, sino por que el valor de la capacidad parásita del diodo está muy acotada (4pF en un 1N4148) en esos modelos y eso evita que la señal aplicada vea una carga capacitiva que puede deformar la onda si es de alta frecuencia y slew-rate. Este es el problema de usar Zenners, por que esta capacidad puede valer cualquier verdura...

El otro punto importante es el valor de la resistencia serie utilizada. Este valor no es al voleo, ya que tiene que limitar la corriente de entrada a un valor seguro para los diodos por que si palman, de atrás se va la entrada digital asociada. Un 1N4148 tiene un límite de 200mA de corriente directa (y 450mA de pico repetitivo, pero mejor lo evitamos) y el caso mas desfavorable es cuando se aplica una señal negativa, ya que el extremo del diodo está directo a masa y toda la tensión aplicada cae directa sobre el diodo, amén de la resistencia. Para calcularla hay que saber cual es el valor máximo de tensión esperado a la entrada y aplicar la vieja y querida Ley de Ohm para hallar el valor:
Ejemplo: Vmax=100V, protección con 1N4148, entonces R = (100 - 0.7) / 200mA = 497 ohm -> tomamos 560 ohms y listo (yo tomaría 10K para reducir la corriente del diodo a 10mA pero bueno, esto es un ejemplo).

El otro problema con la resistencia se presenta si la entrada del micro se usa para una conversion A/D. Ahí ya estamos jodidos, por que un valor alto de resistencia tiene impacto directo en la unidad de Sample&Hold interna (que comunmente es solo un capacitorcito), así que hay que ver que recomienda el fabricante como resistencia de señal o tomar un valor bajo y estimar la perdida de precisión en la conversión por el retardo en la carga del capacitor del S&H.

Saludos!

 

[ELIUSM]

Muy muy interesante lo que escribieron! Los felicito. Iré en busca de dominar mejor el tema.

Volviendo un poco al nivel de un hobbyista, estaba en eso de proteger patas de PIC. Lo único que llevo hecho (en forma fija, o sea, soldado y todo), es la resistencia limitadora. Pensando en lo del Diodo, pensé que iba a ser un jaleo mucho más grande, ya que irían 3 cosas conectadas a la pata: 2 diodos y una resistencia, quitándome mucho espacio en el circuito impreso.

Pero después vi en el Datasheet del PIC16F57 (que tiene muchas entradas digitales, pero ni una sola análoga), página 31, que internamente las patas tienen sus dos diodos: uno a VSS y el otro a VDD. Asique el problema práctico está solucionado.

Igual les digo, que me daría miedo meter demasiado voltaje (tipo 12V, sin querer). Obviamente si le meto 200V el PIC saldrá volando por los aires.

Sigamos en el tema, que está muy interesante!

 

[asherar]

hola, me meti en la data de un PIC y la pase rapido, en los diagramas que muestra , esquematicos de I/o no se detallan diodos en inversa a +vcc y a masa.
cualquier cmos los tiene como R limitadoras. ...

Es que si la pasamos rápido ... no vemos lo que buscamos ...

No quiero decir quién fué ...

 

[Dr. Zoidberg]

...Iré en busca de dominar mejor el tema.

Exacto...eso es lo que hay que hacer.

Volviendo un poco al nivel de un hobbyista, estaba en eso de proteger patas de PIC.

Esto no hay que hacerlo. Cuando se trata de protecciones, no hay nivel hobbysta. Esto es tecnología pura regida por leyes físicas, y las leyes físicas no distinguen entre los que son hobbystas y los que son profesionales del tema. Si protegés...lo hacés bien, o al menos lo hacés a medias y sabés cuales son los límites y que esperar si los sobrepasas.

Pero después vi en el Datasheet del PIC16F57 (que tiene muchas entradas digitales, pero ni una sola análoga), página 31, que internamente las patas tienen sus dos diodos: uno a VSS y el otro a VDD. Asique el problema práctico está solucionado.

No es tan simple. Esos diodos, normalmente, están previstos para protección contra sobrecargas de corriente estática, no contra sobrecargas de alta corriente. Y a menos que tengas las especificaciones de esos diodos, no podés saber cuanto te protegen con una R externa asociada. Moraleja: mejor agregale los otros diodos y dejá esos para lo que fueron concebidos.

Igual les digo, que me daría miedo meter demasiado voltaje (tipo 12V, sin querer). Obviamente si le meto 200V el PIC saldrá volando por los aires.

Y por que va a salir volando? Si la protección está calculada para este nivel de tensiones de entrada, no debería pasar absolutamente nada. Claro que tal vez tengas diodos grandes y resistencias de un par de watts, pero si lo que estas protegiendo lo vale (y ese es otro punto clave) entonces...que problema hay?


Saludos!