Mengapa hot plugging meledakkan barang, dan bagaimana cara mencegahnya?

Saya melakukan kesalahan yang sangat bodoh dengan memasukkan barang panas berkali-kali sebelumnya. Masalah saya adalah saya terburu-buru dan sangat mudah bagi saya untuk melupakan bahwa saya memiliki Arduino atau IC atau perangkat keras lain yang mahal.

Hari ini saya menghubungkan input PWM ESC saya ke pin digital Arduino saya. Saya melihat asap ajaib keluar. Sampai jumpa sekelompok pin digital! Aku membenci diriku sendiri sekarang.

Mengapa hal-hal yang tidak suka dicolokkan?

Apakah ada cara mudah saya melindungi dari ini?

Dua efek lain, selain yang telah disebutkan, dapat mengganggu sirkuit yang sangat rumit:

-Kabel yang dipasangkan dan kabel koaksial sebenarnya adalah kapasitor, yang dapat mengisi daya. Biaya ini dapat disalahartikan sebagai sinyal dan menyebabkan perubahan status yang tidak diinginkan (mis., Kehancuran prosesor), atau bahkan ...

-Latchup. Dengan IC yang didukung, beberapa jenis input CMOS yang tidak terlindungi tidak tahan tegangan apa pun di atas tegangan pasokan bahkan untuk mikrodetik, karena ini akan memicu efek umpan balik positif (seluruh perangkat tiba-tiba terlihat seperti thyristor dengan tegangan ini diterapkan) meninggalkan perangkat dalam keadaan macet atau bahkan bertindak sebagai hubungan pendek dekat pada rel pasokannya.

Perhatikan bahwa kedua pin di kedua sisi lebih panjang, dan dua di tengah lebih pendek. Ini memastikan koneksi dibuat dalam urutan yang benar (dan juga rusak dalam urutan yang tepat saat mencabut kabel).

Jika konektor tidak dirancang untuk plugging panas, tidak ada jaminan seperti itu.

Pesanan yang Anda inginkan adalah:

• Pertama, Ground / perisai.

Ini memastikan kedua belah pihak sepakat tentang "0V", dan juga melepaskan listrik statis apa pun dengan aman. Terkadang percikan kecil terlihat. Anda tidak ingin menghubungkan pin sensitif ESD terlebih dahulu!

• Kedua, catu daya.

• Ketiga, sinyal

Ketertiban sangat penting. Anda benar-benar ingin menghindari pemberian tegangan pada pin sinyal dari chip yang tidak diberi daya, karena arus akan mengalir melalui dioda perlindungan ESD, dan chip akan diberi daya dari pin IO-nya. Ini dapat merusak chip.

Juga, jika arde terhubung terakhir, maka garis sinyal akan bertindak sebagai arde, dan arus akan mengalir di dalamnya. Jika perangkat berisi chip 3V3 yang ditenagai oleh LDO dari + 5V dari USB dan arde tidak tersambung, siapa yang tahu berapa voltase di dalam perangkat ...

Contoh yang sangat baik tentang bagaimana TIDAK melakukannya adalah konektor audio RCA.

Perhatikan bagaimana tip membuat kontak terlebih dahulu. Saya yakin Anda pernah melakukan ini sebelumnya. Pengeras suara mengeluarkan dengungan yang sangat keras, sampai halaman tersambung.

mengapa hal-hal yang tidak suka dicolokkan?

Itu karena pin terhubung dengan urutan yang salah.

Karena Anda menyebutkan ESC, saya kira Anda memiliki voltase dan arus yang cukup besar untuk menggoreng beberapa chip. Dalam hal ini tidak menghubungkan tanah terlebih dahulu dapat benar-benar melukai ...

adakah cara mudah saya melindungi ini lagi?

Gunakan konektor yang aman-hotplug. Jika itu tidak membawa catu daya, hanya sinyal dan ground, maka Anda bisa pergi dengan resistor nilai besar pada garis sinyal sebagai gantinya ... tapi itu hack.

Sayangnya konektor ini sangat jarang. Header seperti yang digunakan dengan arduino dirancang untuk menjadi bagian dari produk jadi yang hanya akan dicolokkan selama pembuatan, sehingga tidak akan aman dari hotplug.

Konektor hotplug-safe akan tersedia untuk standar yang biasa (USB, HDMI, apa pun) tetapi ini tidak akan menjadi apa yang Anda butuhkan untuk aplikasi Anda.

Jadi, saya kira Anda terjebak melakukannya dengan hati-hati, mematikan sebelum mengacaukan sirkuit ...

Hot swaping buruk karena beberapa alasan:
1) Jika Anda menghubungkan Vcc sebelum arus ground dapat mengalir ke sirkuit Anda dengan cara yang aneh. Misalnya jika Vcc terhubung dan pin digital atau analog sebelum ground, daya dapat mengalir ke Vcc dan keluar dari pin yang berpotensi menyebabkan hubungan pendek pin tersebut dan membakar bagian sirkuit tersebut.

2) Dapat menyebabkan "kecoklatan" dari tegangan turun sementara pada bus sistem atau catu daya.

3) Setelah melepas, induktor di sirkuit atau kabel dapat menunjukkan tegangan tinggi jika terputus.

(Saya memiliki kabel yang tidak bisa ditukar panas dalam suatu produk yang akan diservis oleh petugas servis karena kecelakaan. Saling induktansi dalam kabel (dan desain kabel yang tidak tepat dengan kabel lurus berjalan berdampingan satu sama lain selama satu meter atau lebih) ) itu akan meledakkan driver digital di kedua sisi kabel. Setelah pemeriksaan lebih lanjut ditemukan bahwa ketika kabel terputus, garis CMOS digital akan naik ke 7V!)

Saya juga telah sukses besar dalam mengimplementasikan kedua strategi di bawah ini. Satu hal yang dapat Anda lakukan dalam desain jika Anda menggulirkan sistem hot swap Anda sendiri adalah menemukan konektor standar (saya menggunakan sca2 untuk bus saya, tetapi Anda dapat menggunakan sata, atau konektor standar industri lain, pastikan orang-orang mengerti bahwa mereka tidak dapat memasang hal-hal lain ke dalamnya).

Sirkuit Precharge:

Pin panjang dan resistor pembatas arus dapat digunakan untuk membatasi arus masuk ke perangkat. Pasangan pin panjang lebih dulu; batas saat ini harus ditetapkan agar rel daya sistem host tetap dalam spesifikasi, tetapi perangkat mengisi daya secara memadai sebelum pin daya dan sinyal terhubung. Kehati-hatian harus diambil ketika memilih nilai resistor pra-pengisian, skenario berikut menunjukkan beberapa masalah umum: Jika nilai resistor pra-pengisian terlalu kecil, perangkat masih akan menarik arus terlalu banyak pada penyisipan, menyebabkan daya rel sistem turun di luar peraturan.

Pengendali swap panas

IC hot swap controller mengontrol arus masuk ke perangkat. Pengendali pertukaran panas biasanya menggabungkan sekering elektronik, dan dalam aplikasi arus tinggi mungkin sulit untuk membedakan antara arus masuk dan arus pendek. Komponen lebih mahal daripada resistor pra-pengisian dan dalam beberapa kasus penggunaan komponen yang lebih aktif dalam sistem dapat menimbulkan masalah keandalan.

Sumber gambar dan teks: Pertimbangan Desain untuk Hot Swap

Ini sangat tergantung pada rangkaian dan dalam beberapa kasus konektor itu sendiri.

Ketika Anda memutuskan atau menghubungkan sesuatu, koneksi tidak semuanya terjadi pada saat yang bersamaan. Itu berarti ada kondisi koneksi yang tidak dapat diprediksi selama proses. Beberapa dari koneksi tersebut dapat menempatkan voltase besar atau arus besar di mana Anda benar-benar tidak menginginkannya. Lebih buruk lagi, konektor biasanya ketat, yang berarti pengguna menggoyangkannya untuk membuatnya terpisah, membuat lebih banyak acak dan istirahat dalam proses.

Beberapa konektor, seperti konektor tepi kartu, juga terkenal karena korsleting pin yang berdekatan saat memasukkan atau melepaskan sebelum berpasangan dengan benar. Seseorang seharusnya tidak pernah berpikir tentang memasukkan atau melepas salah satu dari ini dalam keadaan panas.

Jika apa pun yang sedang diputuskan tidak peduli, misalnya, dua pin plug pergi ke LED dengan pull-up drive pull-up sederhana, tidak ada hal buruk yang akan terjadi dengan asumsi Anda tidak zap dengan ESD. Tetapi kebanyakan hal tidak sekuat itu.

Anda tentu saja dapat merancang hal-hal menjadi hot-pluggable, tetapi itu rumit dan mahal, dan tidak berfungsi untuk sebagian besar umur produk dan sulit untuk dibenarkan jika itu bukan persyaratan desain khusus.

Karena itu, sistem harus selalu dirancang sedemikian rupa sehingga jika benda dinyalakan ketika sensor A tidak terhubung, output B tidak boleh masuk ke keadaan yang tergantung pada sensor itu. Jika kehilangan sensor itu akan menyebabkan kegagalan atau bahaya, maka tindakan yang tepat perlu ditambahkan untuk mendeteksi kehilangan itu dan dengan anggun memasuki kondisi aman.

Tetapi secara umum, kecuali jika Anda BENAR-BENAR tahu apa yang MUNGKIN terjadi, jangan pasang hot!