Warum sprengt Hot Plugging Dinge und wie kann man das verhindern?

Zwei weitere Effekte können zusätzlich zu den bereits erwähnten sehr empfindliche Schaltkreise stören:

– Abgeschirmte Kabel und Koaxialkabel sind eigentlich Kondensatoren, die eine Ladung aufnehmen können. Diese Ladung kann als Signal falsch interpretiert werden und unerwünschte Statusänderungen (z. B. einen Prozessorabsturz) oder sogar …

-Latchup verursachen. Wenn der IC mit Strom versorgt wird, können einige Arten von ungeschützten CMOS-Eingängen selbst für Mikrosekunden keine Spannung über der Versorgungsspannung aushalten, da dies einen positiven Rückkopplungseffekt auslöst (das gesamte Gerät sieht plötzlich wie ein Thyristor mit diesen angelegten Spannungen aus) und das Gerät in einem Zustand belässt Absturzzustand oder sogar Kurzschluss über die Versorgungsschienen.

Beachten Sie, dass die beiden Stifte auf beiden Seiten länger und die beiden in der Mitte kürzer sind. Dies stellt sicher, dass die Verbindungen in der richtigen Reihenfolge hergestellt werden (und auch beim Herausziehen des Steckers in der richtigen Reihenfolge unterbrochen werden).

Wenn der Stecker nicht für das Heißstecken ausgelegt ist, gibt es keine solche Garantie.

Die gewünschte Reihenfolge ist:

• Zuerst Masse / Schild.

Dadurch wird sichergestellt, dass beide Seiten sich auf „0 V“ einigen und auch alle entladen statische Elektrizität sicher. Manchmal ist ein kleiner Funke sichtbar. Sie möchten nicht zuerst die ESD-empfindlichen Pins anschließen!

• Zweitens Stromversorgung.

• Drittens Signale

Ordnung ist sehr wichtig. Sie möchten wirklich vermeiden, Spannung an die Signalstifte eines nicht mit Strom versorgten Chips anzulegen, da dann Strom durch die ESD-Schutzdioden fließt und der Chip über seine E / A-Stifte mit Strom versorgt wird. Dies kann den Chip beschädigen.

Wenn die Masse zuletzt verbunden wird, fungieren die Signalleitungen stattdessen als Masse und es fließt Strom in ihnen. Wenn das Gerät 3V3-Chips enthält, die von einem LDO über +5V über USB mit Strom versorgt werden und keine Erdung angeschlossen ist, wer weiß, wie hoch die Spannungen im Gerät sein werden …

Ein hervorragendes Beispiel dafür NICHT zu tun sind Audio-Cinch-Anschlüsse.

Beachten Sie, wie die Spitze zuerst Kontakt aufnimmt. Ich bin sicher, dass Sie dies bereits getan haben. Die Lautsprecher geben ein sehr lautes Summen von sich, bis die Erdung angeschlossen ist.

Warum werden Dinge nicht gerne heiß eingesteckt?

Dies liegt daran, dass die Pins in der falschen Reihenfolge verbunden sind.

Da Sie einen Regler erwähnen, haben Sie vermutlich Spannungen und Ströme, die groß genug sind, um einige Chips zu braten. In diesem Fall kann es wirklich weh tun, den Boden nicht zuerst anzuschließen …

Gibt es eine einfache Möglichkeit, mich dagegen zu schützen?

Verwenden Sie einen Hotplug-sicheren Anschluss.Wenn es nicht die Stromversorgung trägt, sondern nur Signale und Masse, könnten Sie stattdessen mit großen Widerständen auf den Signalleitungen davonkommen … aber es ist ein Hack.

Leider sind diese Anschlüsse sehr ungewöhnlich Header wie die mit Arduinos verwendeten sind als Teil eines fertigen Produkts konzipiert, das nur während der Herstellung eingesteckt wird, sodass sie nicht Hotplug-sicher sind.

Hotplug-sichere Steckverbinder Verfügbar für die üblichen Standards (USB, HDMI, was auch immer), aber dies ist nicht das, was Sie für Ihre Anwendung benötigen.

Ich denke, Sie müssen dies nur vorsichtig tun und ausschalten, bevor Sie mit der Schaltung herumspielen …

Kommentare

• +1 Ja, diese Cinch-Anschlüsse sind schrecklich.
• TRS ist auch schlecht, weil es im Grunde schließt beim Einstecken alles mit allem kurz.
• ‚ Die Lautsprecher geben ein sehr lautes Summen von sich, bis die Erdung angeschlossen ist. ‚ Oh mein … damit s warum! +1
• Ja, beide Gehäusemassen haben aufgrund von Transformatorleckagen usw. unterschiedliche Wechselstrompotentiale. Wenn Sie also die “ hot Mittelstift zum Eingang, ohne die Erdung anzuschließen, diese Wechselspannung wird zu Ihrem Signal! Eine Lösung besteht darin, den Boden eines männlichen Cinch gegen den Boden des weiblichen zu drücken und dann den anderen männlichen Cinch anzuschließen … irgendwie “ zuerst die Erdung manuell verbinden! “ Oder verbinden Sie einen Cinch mit einem nicht verwendeten Eingang (der die Erdung verbindet), verbinden Sie den anderen Cinch mit dem Live-Eingang und bringen Sie den ersten in die richtige Position … was für ein Durcheinander !
• Es sollte in Ordnung sein, da das Getriebe dies zulässt (wenn dies nicht ‚ t wäre, wäre die Rückgabe der Garantie ein Problem …)

Hot-Swaping ist aus mehreren Gründen schlecht:
1) Wenn Sie den Vcc zuvor angeschlossen haben Erdstrom kann auf anomale Weise in Ihren Stromkreis fließen. Wenn beispielsweise Vcc angeschlossen ist und ein digitaler oder analoger Pin vor Masse liegt, kann Strom in Vcc und aus dem Pin fließen, wodurch dieser Pin möglicherweise kurzgeschlossen und dieser Teil des Stromkreises durchgebrannt wird.

2) Kann verursachen ein „Brownout“ von der Spannung, die vorübergehend an einem Systembus oder einer Stromversorgung abfällt.

3) Beim Trennen können Induktoren im Stromkreis oder in den Kabeln hohe Spannungen aufweisen, wenn sie getrennt werden.

(Ich hatte ein Kabel, das in einem Produkt, das von Servicemitarbeitern bei einem Unfall heiß ausgetauscht werden konnte, nicht Hot-Swap-fähig war. Aufgrund der gegenseitigen Induktivität im Kabel (und eines falschen Kabeldesigns mit geraden Drähten daneben) einander für ein Meter oder so) würde es die digitalen Treiber auf beiden Seiten des Kabels ausblasen. Bei weiterer Inspektion wurde festgestellt, dass beim Trennen des Kabels eine digitale CMOS-Leitung auf 7 V ansteigen würde!)

Ich habe auch große Erfolge bei der Umsetzung beider Strategien erzielt. Eine Sache, die Sie im Design tun können, wenn Sie Ihr eigenes Hot-Swap-System rollen, ist, einen Standardanschluss zu finden (ich habe sca2 für meinen Bus verwendet, aber Sie könnten sata oder einen anderen branchenüblichen Anschluss verwenden, stellen Sie nur sicher, dass die Leute verstehen, dass sie nicht einstecken können andere Dinge hinein).

Vorladeschaltung:

Ein langer Stift und ein Strombegrenzungswiderstand können verwendet werden, um den Einschaltstrom auf zu begrenzen Ein Gerät. Der lange Stift passt zuerst zusammen. Die Strombegrenzung muss so eingestellt werden, dass die Stromschienen des Host-Systems innerhalb der Spezifikation bleiben. Das Gerät wird jedoch ausreichend aufgeladen, bevor die Strom- und Signalstifte eine Verbindung herstellen. Bei der Auswahl eines Pre-Pins ist Vorsicht geboten Ladewiderstandswert, die folgenden Szenarien zeigen einige häufige Probleme: Wenn der Vorladewiderstandswert zu klein ist, zieht das Gerät beim Einsetzen immer noch zu viel Strom, was dazu führt, dass die Stromschienen des Systems nicht mehr reguliert werden.

Hot-Swap-Controller

Ein Hot-Swap-Controller-IC steuert den Einschaltstrom zu einem Gerät. Hot-Swap-Steuerungen enthalten typischerweise eine elektronische Sicherung, und bei Hochstromanwendungen kann es schwierig sein, zwischen Einschaltstrom und Kurzschluss zu unterscheiden. Die Komponenten sind teurer als Vorladewiderstände, und in einigen Fällen kann die Verwendung aktiverer Komponenten im System zu Zuverlässigkeitsbedenken führen.

Bild- und Textquelle: Überlegungen zum Design für Hot Swap

Kommentare

• BTW-Brownouts sind wichtig, da sie digitale Logik (und einige analoge Schaltkreise) enthalten können ) in fremde Zustände. Und nicht unbedingt nur die Schaltung auf dem Schaltplan kann z.B.parasitäre Komponenten. Nachschlagen “ Latchup „.
• Ja, ich musste die Widerstände auf der Hot-Swap-Karte auf einstellen die Ladung, um sicherzustellen, dass die anderen Bretter im Bus nicht herausfallen. Die anderen Karten könnten also den Betrieb fortsetzen.

Es hängt wirklich von der Schaltung und in einigen Fällen vom Anschluss ab selbst.

Wenn Sie etwas trennen oder verbinden, werden nicht alle Verbindungen gleichzeitig hergestellt. Das bedeutet, dass während des Vorgangs ein unvorhersehbarer Verbindungsstatus vorliegt. Einige dieser Verbindungen können große Spannungen oder Ströme an die Stelle bringen, an der Sie sie wirklich nicht haben möchten. Schlimmer noch, die Anschlüsse sind normalerweise eng, was bedeutet, dass der Benutzer sie herumwackelt, um sie auseinander zu bringen, wodurch noch mehr zufällige Marken und Unterbrechungen entstehen.

Einige Anschlüsse, wie z. B. Kartenrandanschlüsse, sind ebenfalls berüchtigt Schließen Sie benachbarte Stifte beim Einsetzen oder Entfernen kurz, bevor sie richtig zusammenpassen. Man sollte niemals daran denken, eines davon im heißen Zustand ein- oder auszustecken.

Wenn es egal ist, was getrennt wird, ist es beispielsweise egal, ob ein zweipoliger Stecker an eine LED mit einem einfachen Pulldown-Pulldown-Laufwerk angeschlossen wird Es wird nichts Schlimmes passieren, wenn Sie es nicht mit ESD zappen. Aber die meisten Dinge sind nicht so robust.

Sie können natürlich Dinge so gestalten, dass sie Hot-Plug-fähig sind, aber das ist kompliziert und teuer und für den größten Teil der Lebensdauer des Produkts nicht funktionsfähig und schwer zu handhaben Begründen Sie, ob es sich nicht um eine bestimmte Entwurfsanforderung handelt.

Allerdings sollten Systeme immer so ausgelegt sein, dass Ausgang B nicht in einen bestimmten Zustand versetzt wird, wenn das Gerät eingeschaltet wird, wenn Sensor A nicht angeschlossen ist das hängt von diesem Sensor ab. Wenn der Verlust dieses Sensors zu einem Ausfall oder einer Gefahr führt, müssen geeignete Maßnahmen hinzugefügt werden, um diesen Verlust zu erkennen und ordnungsgemäß in einen sicheren Zustand zu gelangen.

Aber im Allgemeinen sollten Sie dies tun, es sei denn, Sie wissen WIRKLICH, was passieren könnte kein Hot Plug!

Kommentare

• Ich wünschte, ich ‚ hätte gewusst, dass Kartenrandverbinder böse sind auf diese Weise. Einmal habe ich PC-Komponenten im Wert von über 300 Pfund in die Luft gesprengt, weil ich vergessen habe, dass ich sie im Standby-Modus habe. Der PC schaltete sich ein, sobald ich die gfx-Karte eingesteckt hatte. DAS war nicht ‚ lustig !! Ich