Tại sao cắm nóng thổi công cụ lên, và làm thế nào để ngăn chặn nó?

Tôi đã phạm sai lầm rất ngu ngốc của việc cắm nóng nhiều lần trước đây. Vấn đề của tôi là tôi đã vội vã và thật dễ dàng để tôi quên tôi đã bật Arduino hoặc một số IC hoặc phần cứng đắt tiền khác được cắm vào.

Hôm nay tôi đã cắm đầu vào PWM của ESC vào chân kỹ thuật số Arduino của tôi. Tôi thấy khói ma thuật thoát ra. Tạm biệt một nhóm các chân kỹ thuật số! Tôi ghét bản thân mình bây giờ.

Tại sao mọi thứ không thích được cắm nóng?

Có cách nào dễ dàng để tôi bảo vệ chống lại điều này?

Hai hiệu ứng khác, ngoài những hiệu ứng đã được đề cập, có thể làm đảo lộn mạch rất tinh vi:

-Shielded cáp và cáp đồng trục thực sự là tụ điện, có thể giữ một điện tích. Khoản phí này có thể bị hiểu sai thành tín hiệu và gây ra những thay đổi trạng thái không mong muốn (ví dụ: sự cố bộ xử lý) hoặc thậm chí ...

-Latchup. Với IC được cấp nguồn, một số loại đầu vào CMOS không được bảo vệ không thể chịu được bất kỳ điện áp nào trên điện áp cung cấp ngay cả trong vài giây, vì điều này sẽ kích hoạt hiệu ứng phản hồi tích cực (toàn bộ thiết bị trông giống như một thyristor với các điện áp này được áp dụng) khiến thiết bị ở trong một trạng thái bị hỏng hoặc thậm chí hoạt động như một mạch ngắn gần đường ray cung cấp của nó.

Lưu ý hai chân ở hai bên dài hơn và hai chân ở giữa ngắn hơn. Điều này đảm bảo các kết nối được thực hiện theo đúng thứ tự (và cũng bị hỏng theo thứ tự phù hợp khi rút phích cắm).

Nếu đầu nối không được thiết kế để cắm nóng, không có đảm bảo như vậy.

Thứ tự bạn muốn là:

• Đầu tiên, mặt đất / lá chắn.

Điều này đảm bảo cả hai bên đồng ý về "0V" là gì và cũng xả bất kỳ tĩnh điện nào một cách an toàn. Đôi khi một tia lửa nhỏ được nhìn thấy. Bạn không muốn kết nối các chân nhạy cảm với ESD trước!

• Thứ hai, cung cấp điện.

• Thứ ba, tín hiệu

Đặt hàng là rất quan trọng. Bạn thực sự muốn tránh đặt điện áp vào các chân tín hiệu của chip không được cấp nguồn, vì dòng điện sau đó sẽ chạy qua các điốt bảo vệ ESD và chip sẽ được cấp nguồn từ các chân IO của nó. Điều này có thể làm hỏng chip.

Ngoài ra, nếu mặt đất kết nối lần cuối, thì các đường tín hiệu sẽ hoạt động như mặt đất thay vào đó và dòng điện sẽ chảy trong chúng. Nếu thiết bị chứa chip 3V3 được cung cấp bởi LDO từ + 5V từ USB và nối đất không được kết nối, ai biết được điện áp bên trong thiết bị sẽ là gì ...

Một ví dụ tuyệt vời về cách KHÔNG làm điều đó là các đầu nối âm thanh RCA.

Chú ý cách làm cho đầu tiếp xúc đầu tiên. Tôi chắc chắn bạn đã làm điều này trước đây. Các loa phát ra tiếng kêu rất to, cho đến khi các căn cứ được kết nối.

Tại sao mọi thứ không thích được cắm nóng?

Đó là bởi vì các chân kết nối theo thứ tự sai.

Vì bạn đề cập đến một ESC, tôi đoán bạn có điện áp và dòng điện đủ lớn để chiên một số chip. Trong trường hợp này không kết nối mặt đất trước tiên có thể thực sự làm tổn thương ...

Có cách nào dễ dàng để tôi bảo vệ lại điều này không?

Sử dụng một đầu nối an toàn cắm nóng. Nếu nó không mang nguồn điện, chỉ có tín hiệu và tiếp đất, thì bạn có thể tránh xa bằng các điện trở giá trị lớn trên các đường tín hiệu thay vào đó ... nhưng đó là một hack.

Thật không may, các kết nối này là rất hiếm. Các tiêu đề như những cái được sử dụng với arduino được thiết kế để trở thành một phần của sản phẩm hoàn chỉnh sẽ chỉ được cắm trong quá trình sản xuất, vì vậy chúng sẽ không an toàn khi cắm nóng.

Các đầu nối an toàn cắm nóng sẽ có sẵn cho các tiêu chuẩn thông thường (USB, HDMI, bất cứ điều gì) nhưng đây sẽ không phải là những gì bạn cần cho ứng dụng của mình.

Vì vậy, tôi đoán bạn bị mắc kẹt khi làm việc đó một cách cẩn thận, tắt nguồn trước khi làm rối mạch ...

Thay đổi nóng là xấu vì một vài lý do:
1) Nếu bạn kết nối Vcc trước khi dòng điện mặt đất có thể chảy vào mạch của bạn theo những cách bất thường. Ví dụ: nếu Vcc được kết nối và chân kỹ thuật số hoặc analog trước khi tiếp đất, nguồn điện có thể chảy vào Vcc và ra khỏi chân có khả năng ngắn mạch pin đó và đốt cháy phần đó của mạch.

2) Có thể gây ra hiện tượng "tắt điện" từ điện áp rơi tạm thời trên bus hệ thống hoặc nguồn điện.

3) Khi ngắt kết nối cuộn cảm trong mạch hoặc cáp có thể xuất hiện điện áp cao nếu ngắt kết nối.

(Tôi có một dây cáp không thể thay thế nóng trong một sản phẩm mà đại diện dịch vụ sẽ trao đổi nóng do tai nạn. Do độ tự cảm lẫn nhau trong cáp (và thiết kế cáp không phù hợp với các dây thẳng chạy cạnh nhau trong một mét hoặc hơn ) nó sẽ thổi bay các trình điều khiển kỹ thuật số ở cả hai bên của cáp. Khi kiểm tra thêm, người ta phát hiện ra rằng khi cáp bị ngắt kết nối, một đường dây kỹ thuật số CMOS sẽ tăng lên 7V!)

Tôi cũng đã có thành công lớn trong việc thực hiện cả hai chiến lược dưới đây. Một điều bạn có thể làm trong thiết kế nếu hệ thống trao đổi nóng của riêng bạn là tìm một đầu nối tiêu chuẩn (Tôi đã sử dụng sca2 cho xe buýt của mình, nhưng bạn có thể sử dụng sata hoặc một đầu nối tiêu chuẩn công nghiệp khác, chỉ cần đảm bảo mọi người hiểu rằng họ không thể cắm những thứ khác vào nó).

Mạch nạp tiền:

Một pin dài và điện trở giới hạn dòng có thể được sử dụng để hạn chế dòng vào cho thiết bị. Các pin dài giao phối đầu tiên; giới hạn hiện tại phải được đặt sao cho đường ray công suất của hệ thống máy chủ nằm trong thông số kỹ thuật, nhưng thiết bị sẽ sạc đầy đủ trước khi các chân nguồn và tín hiệu thực hiện kết nối. Phải cẩn thận khi chọn giá trị điện trở sạc trước, các tình huống sau đây cho thấy một số vấn đề phổ biến: Nếu giá trị điện trở sạc trước quá nhỏ, thiết bị vẫn sẽ rút quá nhiều dòng điện khi chèn, làm cho đường ray nguồn của hệ thống giảm ngoài quy định.

Bộ điều khiển trao đổi nóng

Một IC điều khiển trao đổi nóng điều khiển dòng điện vào thiết bị. Bộ điều khiển trao đổi nóng thường kết hợp với cầu chì điện tử, và trong các ứng dụng dòng điện cao, có thể khó phân biệt giữa dòng vào và ngắn mạch. Các thành phần đắt hơn so với điện trở trước sạc và trong một số trường hợp, việc sử dụng các thành phần tích cực hơn trong hệ thống có thể gây ra mối lo ngại về độ tin cậy.

Nguồn hình ảnh và văn bản: Cân nhắc thiết kế cho hoán đổi nóng

Nó thực sự phụ thuộc vào mạch và trong một số trường hợp đầu nối chính nó.

Khi bạn ngắt kết nối hoặc kết nối một cái gì đó, tất cả các kết nối không xảy ra cùng một lúc. Điều đó có nghĩa là có một trạng thái kết nối không thể đoán trước trong quá trình. Một số trong những kết nối đó có thể đặt điện áp lớn hoặc dòng điện lớn nơi bạn thực sự không muốn chúng ở đó. Tồi tệ hơn, các đầu nối thường chặt chẽ, có nghĩa là người dùng vẫy chúng xung quanh để khiến chúng tách rời nhau, tạo ra các lần tạo và phá vỡ ngẫu nhiên hơn trong quá trình.

Một số đầu nối, như đầu nối cạnh thẻ, cũng nổi tiếng với việc rút ngắn các chân liền kề ra trong khi chèn hoặc tháo trước khi chúng giao phối đúng cách. Một người thậm chí không bao giờ nên nghĩ về việc cắm hoặc rút một trong những thứ này trong nóng.

Ví dụ, nếu bất cứ điều gì đang bị ngắt kết nối, chẳng hạn, một phích cắm hai chân đi đến một đèn LED với một ổ đĩa kéo xuống đơn giản, sẽ không có gì xấu xảy ra nếu bạn không sử dụng nó với ESD. Nhưng hầu hết mọi thứ không phải là mạnh mẽ.

Tất nhiên bạn có thể thiết kế mọi thứ để có thể cắm nóng, nhưng điều đó phức tạp và tốn kém, và không có chức năng trong hầu hết tuổi thọ của sản phẩm và khó có thể biện minh nếu đó không phải là một yêu cầu thiết kế cụ thể.

Phải nói rằng, các hệ thống phải luôn được thiết kế sao cho nếu thiết bị được bật nguồn khi cảm biến A không được cắm, đầu ra B không nên đi vào một số trạng thái phụ thuộc vào cảm biến đó. Nếu mất cảm biến đó sẽ gây ra lỗi hoặc nguy hiểm, thì cần thêm các biện pháp thích hợp để phát hiện sự mất mát đó và duyên dáng bước vào trạng thái an toàn.

Nhưng nói chung, trừ khi bạn THỰC SỰ biết điều gì xảy ra, đừng cắm nóng!