Dlaczego podłączanie na gorąco wysadza w powietrze i jak temu zapobiec?

Wielokrotnie popełniłem głupi błąd, podłączając rzeczy na gorąco. Mój problem polega na tym, że rzuciłem się i tak łatwo mi zapomnieć, że mam Arduino lub podłączony do niego inny drogi układ scalony lub sprzęt.

Dzisiaj podłączyłem wejście PWM mojego ESC do mojego cyfrowego pinu Arduino. Widziałem jak magiczny dym ucieka. Do widzenia pa grupa cyfrowych pinów! Nienawidzę siebie teraz.

Dlaczego rzeczy nie lubią być podłączane podczas pracy?

Czy istnieje prosty sposób, aby się przed tym zabezpieczyć?

Dwa inne efekty, oprócz tych już wspomnianych, mogą zaburzać bardzo delikatne obwody:

Kable ekranowane i kable koncentryczne są tak naprawdę kondensatorami, które mogą utrzymywać ładunek. Ładunek ten może być źle interpretowany jako sygnał i powodować niepożądane zmiany stanu (np. Awarię procesora), a nawet ...

-Latchup. Po zasileniu układu scalonego niektóre typy niezabezpieczonych wejść CMOS nie mogą wytrzymać żadnego napięcia powyżej napięcia zasilającego nawet przez mikrosekundy, ponieważ wywoła to efekt pozytywnego sprzężenia zwrotnego (całe urządzenie nagle wygląda jak tyrystor z przyłożonymi napięciami) pozostawiając urządzenie w stan rozbił się, a nawet działał jako prawie zwarcie na szynach zasilających.

Zauważ, że dwa piny po obu stronach są dłuższe, a dwa w środku są krótsze. Zapewnia to, że połączenia są wykonywane we właściwej kolejności (a także przerywane we właściwej kolejności podczas odłączania).

Jeśli złącze nie jest przeznaczone do podłączania na gorąco, nie ma takiej gwarancji.

Kolejność, którą chcesz:

• Najpierw uziemienie / tarcza.

Dzięki temu obie strony zgadzają się co do tego, co to jest „0 V”, a także bezpiecznie rozładowuje wszelkie ładunki elektrostatyczne. Czasami widoczna jest niewielka iskra. Najpierw nie chcesz podłączać styków wrażliwych na wyładowania elektrostatyczne!

• Po drugie, zasilacz.

• Po trzecie, sygnały

Porządek jest bardzo ważny. Naprawdę chcesz uniknąć przyłożenia napięcia do styków sygnałowych niezasilanego układu, ponieważ prąd przepłynie następnie przez diody zabezpieczające przed wyładowaniami elektrostatycznymi, a układ zostanie zasilony z jego styków IO. Może to uszkodzić układ.

Ponadto, jeśli uziemienie zostanie podłączone jako ostatnie, wówczas linie sygnałowe będą działać jako uziemienie, a prąd będzie w nich płynął. Jeśli urządzenie zawiera układy 3V3 zasilane przez LDO z + 5 V z USB, a masa nie jest podłączona, kto wie, jakie będą napięcia wewnątrz urządzenia ...

Doskonałym przykładem tego, jak tego NIE robić, są złącza audio RCA.

Zwróć uwagę, jak końcówka nawiązuje kontakt w pierwszej kolejności. Jestem pewien, że już to zrobiłeś. Głośniki wydały bardzo głośny pomruk, dopóki grunt nie zostanie połączony.

dlaczego rzeczy nie lubią być podłączone na gorąco?

To dlatego, że piny łączą się w niewłaściwej kolejności.

Ponieważ wspominasz o ESC, myślę, że masz napięcia i prądy wystarczająco duże, aby usmażyć trochę żetonów. W takim przypadku niepodłączenie uziemienia jako pierwsze może naprawdę zaszkodzić ...

czy istnieje prosty sposób, aby ponownie to chronić?

Użyj złącza, które jest bezpieczne dla hotplug. Jeśli nie przenosi zasilacza, tylko sygnały i uziemienie, możesz zamiast tego uciec z rezystorami o dużej wartości na liniach sygnałowych ... ale to hack.

Niestety te złącza są bardzo rzadkie. Nagłówki, takie jak te używane z arduino, są zaprojektowane jako część gotowego produktu, który zostanie podłączony tylko podczas produkcji, więc nie będą bezpieczne dla wtyczki.

Bezpieczne złącza HotPug będą dostępne dla standardowych standardów (USB, HDMI, cokolwiek), ale nie będzie to potrzebne do twojej aplikacji.

Więc myślę, że utknąłeś, robiąc to ostrożnie, wyłączając się przed zadziałaniem z obwodem ...

Wymiana na gorąco jest zła z kilku powodów:
1) Jeśli podłączysz Vcc, zanim prąd uziemienia może przepłynąć do obwodu w nietypowy sposób. Na przykład, jeśli Vcc jest podłączony i pin cyfrowy lub analogowy przed masą, energia może przepływać do Vcc i z pinu, potencjalnie powodując zwarcie tego pinu i wypalenie tej części obwodu.

2) Może powodować chwilowe „brązowe” zanikanie napięcia na szynie systemowej lub zasilaczu.

3) Po odłączeniu cewki indukcyjne w obwodzie lub kable mogą wykazywać wysokie napięcie, jeśli zostaną odłączone.

(Miałem kabel, który nie podlegał wymianie na gorąco w produkcie, który przedstawiciele serwisowi zamienialiby na gorąco w razie wypadku. Z powodu wzajemnej indukcyjności w kablu (i niewłaściwej konstrukcji kabla z prostymi przewodami biegnącymi obok siebie przez około metr ) spowodowałoby to wysadzenie sterowników cyfrowych po obu stronach kabla. Po dalszej kontroli stwierdzono, że po odłączeniu kabla linia CMOS wzrośnie do 7 V!)

Odniosłem również duży sukces we wdrażaniu obu poniższych strategii. Jedną z rzeczy, które możesz zrobić w projekcie, jeśli tworzysz własny system wymiany na gorąco, jest znalezienie standardowego złącza (użyłem sca2 dla mojej magistrali, ale możesz użyć sata lub innego standardowego złącza branżowego, po prostu upewnij się, że ludzie rozumieją, że nie mogą podłączyć inne rzeczy).

Obwody ładowania wstępnego:

Długi ogranicznik i rezystor ograniczający prąd można wykorzystać do ograniczenia prądu rozruchowego do urządzenia. Długa szpilka jest pierwsza; limit prądu musi być ustawiony tak, aby szyny zasilania systemu hosta pozostawały zgodne ze specyfikacją, ale urządzenie ładuje się odpowiednio, zanim piny zasilania i sygnału zostaną połączone. Wybierając wartość rezystora ładowania wstępnego, należy zachować ostrożność, następujące scenariusze pokazują niektóre typowe problemy: Jeśli wartość rezystora ładowania wstępnego jest zbyt mała, urządzenie będzie nadal pobierać zbyt duży prąd podczas wkładania, co spowoduje spadek szyn zasilających systemu poza regulacjami.

Kontroler wymiany na gorąco

Układ scalony kontrolera wymiany typu hot swap kontroluje prąd rozruchowy do urządzenia. Kontrolery typu hot swap zwykle zawierają elektroniczne bezpieczniki, aw zastosowaniach wysokoprądowych rozróżnienie między prądem rozruchowym a zwarciem może być trudne. Elementy są droższe niż rezystory wstępnego ładowania, a w niektórych przypadkach użycie bardziej aktywnych elementów w systemie może powodować problemy z niezawodnością.

Źródło obrazu i tekstu: Zagadnienia dotyczące projektowania podczas wymiany

To zależy od obwodu, aw niektórych przypadkach od samego złącza.

Kiedy coś odłączysz lub podłączysz, połączenia nie będą się odbywać w tym samym czasie. Oznacza to, że podczas procesu występuje nieprzewidywalny stan połączenia. Niektóre z tych połączeń mogą powodować duże napięcia lub duży prąd tam, gdzie tak naprawdę nie chcesz. Co gorsza, złącza są zwykle ciasne, co oznacza, że ​​użytkownik porusza się nimi, aby je rozdzielić, tworząc jeszcze więcej losowych marek i przerywając proces.

Niektóre złącza, takie jak złącza krawędzi karty, są również znane z powodu zwarcia sąsiednich styków podczas wkładania lub wyjmowania przed ich prawidłowym połączeniem. Nigdy nie należy nawet myśleć o podłączaniu lub odłączaniu jednego z nich na gorąco.

Jeśli to, co jest odłączane, nie ma znaczenia, na przykład, dwubiegunowa wtyczka prowadząca do diody LED z prostym rozwijanym napędem rozwijanym, nic złego się nie stanie, zakładając, że nie załatwisz tego ESD. Ale większość rzeczy nie jest tak niezawodna.

Można oczywiście zaprojektować elementy tak, aby można je było podłączać podczas pracy, ale jest to skomplikowane i kosztowne oraz niefunkcjonalne przez większą część okresu użytkowania produktu i trudno uzasadnić, jeśli nie jest to szczególne wymaganie projektowe.

To powiedziawszy, systemy powinny zawsze być zaprojektowane w taki sposób, że jeśli rzecz zostanie zasilona, ​​gdy czujnik A nie jest podłączony, wyjście B nie powinno przejść do stanu zależnego od tego czujnika. Jeśli utrata tego czujnika spowoduje awarię lub niebezpieczeństwo, należy zastosować odpowiednie środki, aby wykryć tę utratę i z wdziękiem przejść do bezpiecznego stanu.

Ale ogólnie, chyba że NAPRAWDĘ wiesz, co może się zdarzyć, nie podłączaj podczas pracy!