Protection surtension VDD-5volts des PICs

[ZorgloubPirlouis]

Bonjour à la Communauté.

Je planche sur un projet à base de Pic ou de Picaxe dont leur tension d’alimentation VDD Max est de 5 volts.

Ce circuit sera alimenté et placé en sortie d’un récepteur de radio-commande.
Le PIC pilotera un afficheur TM1637 comportant 4 afficheurs LED-7 segments.

Sachant que le récepteur (et donc mon circuit) peut être alimenté à plus de 5 volts (au moins 6 volts), quel serait le moyen approprié pour limiter le VDD du PIC à 5 Volts… pour ne pas le griller ! ?

Mes entrées sont protégées par une Zener 4v7 et sa résistance série de 330 ohms.

Pour VDD, j’ai essayé un régulateur Low-Drop LM2940-5.0v (1Amp.) mais je mesure à peine 3,3 volts à sa sortie !
Pas si Low-Drop que ça !!! Et ne convient donc pas !

Je vois aussi le régulateur Low-Drop LP2950 (100 mA), mais pas encore testé.

Sur base de vos connaissances et pratiques, quel serait le moyen le plus simple et approprié de limiter VDD à 5 volts sachant que le récepteur peut être alimenté de 3 à 6 volts.

Merci pour votre aide.
-----

[Antoane]

Bonjour,

Le MCU ne tolère pas 6 V ? Sinon, la solution simple, c'est le régulateur (ultra-)low drop-out, voir par exemple : https://www.st.com/en/power-manageme...egulators.html ou https://www.ti.com/power-management/.../overview.html (vérfiier le détail des datasheet avant de commander).
Si on n'est pas sur une application ultra-basse consommation et q'on est sûr de toujours avoir un courant consommé sur le +5V du MCU, une solution peut être de mettre une ou deux diodes en série avec l'alimentation pour la diminuer de 600 ou 1200 mV.

A condition que la tension min d'alimentation, réduite du drop-out du régulateur (ou le Vf des diodes), soit suffisante pour alimenter le MCU.

> Mes entrées sont protégées par une Zener 4v7 et sa résistance série de 330 ohms.
Tous les signauy arrivant en entrée du MCU proviennent du circuit alimenté en 2V<Vcc<6V, d'ou est tirée l'alimentation du MCU ?
Si oui, mettre une diode (de préférence schottky, eg BAT54c) entre chaque entrée du MCU et son Vcc (cathide au Vcc), à la place de la zener, peut simplifier le montage, et diminuer la consommation (les résistances séries peuvent alors passer à 1 ou 10 kOhm -- s'il n'y a pas de problème de vitesse).
Il faudra éventuellement ajouter un zener de 5.4V en parallèlle de l'alimentation du MCU... si la consomation du cicuit n'est pas suffisante pour empécher une augmentation de la tension d'alimentation du MCU par injection de charges via les diodes.

[ZorgloubPirlouis]

Bien le bonjour Antoane

Bah, les datasheet des picaxe 08M2 (pic12F1840) et/ou Pic12F675 que j’utilise stipulent 5,5 V max.

Je tenterais bien les 6 volts pour voir quelle quantité de fumée renferme ce composant … [ humour… noir ) ]

>>> En fait, un aspect important du problème est, Je pense, qu’il ne faut pas que les tensions appliquées sur les entrées protégées par la zener4v7 et sa R.330 ohm soit plus élevées que le VDD limité par l’un ou l’autre système !

Je viens de mesurer avec un oscillo, les impulsions en entrées s’élèvent à 4 volts (pour le récepteur alimenté en 4,8v) mais avec mon "Low-Drop" je n’ai que VDD=3,47V en alimentation du PIC … pas bon ca… et mes afficheurs ne fonctionnent pas !

Je viens de faire un test, sous 4,8V en retirant mon régulateur pas si (Low-Drop que ca) et bien sûr ça fonctionne… mais sans protéger le pic au cas où VDD serait supérieur à 5,5 V.

D'où ma question posée.

[Antoane]

> Je tenterais bien les 6 volts pour voir quelle quantité de fumée renferme ce composant …
Possible, mais plus probablement cela se traduira par un vieillissement accéléré du composant.

La protection des entrées est relativement triviale (cf proposition dans mon précéedent message), ce n'est pas un gros probléme ici.

> Je viens de mesurer avec un oscillo, les impulsions en entrées s’élèvent à 4 volts (pour le récepteur alimenté en 4,8v) mais avec mon "Low-Drop" je n’ai que VDD=3,47V en alimentation du PIC … pas bon ca… et mes afficheurs ne fonctionnent pas !
Les diodes internes au MCU (cf. section III.1 https://www.utmel.com/blog/categorie...d-applications ) rentrent en action et assurent que la tension sur l'entrßee du MCU ne dépasse pas son Vcc + un Vf. C'est une protection théoriqement suffisante, mais on préfère souvent y adjoindre des diodes externes (proposition dans mon précéedent message).

4,8V en entrée du LM2940 et 3,47V en sortie ?
Même si la tension d'entrée est basse, c'est beaucoup de drop-out... quel est le courant débité ? es-tu sûr du cablage et de la provenance des LM* ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Sweeban]

Bonsoir,
Je penche aussi pour la mise en série d'une diode Si pour chuter de 0,6v environ.
Bien regarder le DS pour avoir un Vf correct en fonction de la consommation du µC
Si le Pic en Sleep (donc conso dérisoire - fonction des paramètres- ) la tension de seuil risque de ne plus être suffisante...
Idée : "charger" la diode avec 1 résistance pour avoir conso minimale ... Barbare peut-être ...
Les diodes de clamp internes suffiront certainement avec des niveaux de tension raisonnable / résistance appliqués sur les entrées
Ces dernières supportent 20 mA max !
Bonne soirée

[ZorgloubPirlouis]

Oui, en effet, c'est une forte perte de tension avec ce "Low-Drop" !
J'ai aussi essayé un LP2950... idem à peu de chose près !
Je n'ai pas mesuré le courant mais ça ne doit pas être énorme : juste le Pic et pas les LED-display (qui ne s'allument pas).
Ahhh, la provenance des LM2940: Chez nos zamis yaunes

Je serais bien tenté par les diodes en série ...

[Antoane]

Le LM2940-5.0 n'est pas spécifié en dessous de Vin ~ 5V.
Tu peux essayer de l'alimenter sous 7V, avec un certain courant de sortie -- par exemple 100 mA -- tu devrais trouver Vout=5V. Ensuite, tu diminues la tension d'alimentation jusqu'à ce que Vout commence à descendre. Lorsque Vout a chuté de ~ 50 mV, tu peux relever Vin, qui devrait être d'au moins 6.25V, et plus probablement aux alentours de Vout + 100 mA (pour d'autres valeurs de Iout que 100mA, cf. Figure 1 de la datasheet - https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm...oogle.com%252F)
Cela pourrait permettre d'identifier un composant hors-spec / une contrefacon.

> Les diodes de clamp internes suffiront certainement avec des niveaux de tension raisonnable / résistance appliqués sur les entrées
Tropique avait par le passé conseillé d'éviter de s'en servir en fonctionnement normal, avec l'argument qu'envoyer ainsi des charges se promener et créer des gradients de potentiel dans le substrat n'est a priori pas une bonne idée.

> Je serais bien tenté par les diodes en série ...
C'est la méthode simple... mais cf. les restrictions listées plus haut.

[ZorgloubPirlouis]

Bien le bonjour,

Pour donner suite à mes investigations, auxquelles vous avez favorablement participé, voici les résultats:

J'ai juste placé une 4007 sur le VDD du Pic et il se produit effectivement une belle chute de tension de 0,76 V pour une alimentation du récepteur en 6V.
le Pic restant alors ainsi alimenté en 5,24 V, dans les limites permises.

Les impulsions d'entrées, limitées par DZ-4v7 et sa R330 sont de 4,4 V.

L'effet escompté est ainsi obtenu sans devoir trop torturer le circuit !

Merci encore pour votre disponibilité !

[Sweeban]

Bonsoir,
#7 " > Les diodes de clamp internes suffiront certainement avec des niveaux de tension raisonnable / résistance appliqués sur les entrées
Tropique avait par le passé conseillé d'éviter de s'en servir en fonctionnement normal, avec l'argument qu'envoyer ainsi des charges se promener et créer des gradients de potentiel dans le substrat n'est a priori pas une bonne idée. "
Bien sur, les Diodes de Clamps ne servent pas en "usage normal" et en ce qui concerne les gradients de Potentiels, ces dernières sont bien reliées au Directeur d'alimentation, non ?...
Heu ... Je suppose que les Ingénieurs / Concepteurs chez le fabricant savent de quoi ils parlent...
Cdlt

[jiherve]

bonsoir,
le problème avec l'activation des diodes de clamping c'est l'amorçage des thyristors parasites de la puce et donc un risque de latchup, qui conduit à la destruction du composant.
Pour les régulateur LDO positifs privilégier ceux avec ballast PNP ou PMOS,cela existe et le drop out n’excède pas 200mV.
autrement cela se réalise facilement avec des composants discrets.
JR

[Sweeban]

Bonsoir,
" le problème avec l'activation des diodes de clamping c'est l'amorçage des thyristors parasites de la puce et donc un risque de latchup, qui conduit à la destruction du composant.
Je n'ai pas ta "profondeur de connaissance" mais peux-tu m'éclairer sur ces "thyristors parasites" ? le DS officiel n'en parle pas...
Merci