Pourquoi le branchement à chaud souffle-t-il et comment le prévenir?

J'ai commis l'erreur très stupide de brancher à chaud des choses plusieurs fois auparavant. Mon problème est que je me suis précipité et il m'est tellement facile d'oublier que j'ai l'Arduino ou un autre CI ou matériel coûteux qui est branché.

Aujourd'hui, j'ai connecté à chaud l'entrée PWM de mon ESC à ma broche numérique Arduino. J'ai vu la fumée magique s'échapper. Au revoir un groupe de pins numériques! Je me déteste maintenant.

Pourquoi les choses ne aiment pas être hot plugged?

Y at-il un moyen facile que je protège contre cela?

Deux autres effets, en plus de ceux déjà mentionnés, peuvent bouleverser des circuits très délicats:

-Les câbles blindés et les câbles coaxiaux sont en réalité des condensateurs pouvant contenir une charge. Cette charge peut être interprétée à tort comme un signal et provoquer des changements d'état indésirables (par exemple, un crash du processeur), voire même ...

-Latchup. Lorsque le circuit intégré est alimenté, certains types d’entrées CMOS non protégées ne peuvent supporter aucune tension supérieure à la tension d’alimentation, même pour quelques microsecondes, ce qui déclencherait un effet de contre-réaction positif (tout le périphérique ressemble soudain à un thyristor auquel ces tensions sont appliquées), planté ou même presque court-circuit sur ses rails d’alimentation.

Notez que les deux broches des deux côtés sont plus longues et que les deux au centre sont plus courtes. Cela garantit que les connexions sont établies dans le bon ordre (et brisées également dans le bon ordre lors du débranchement).

Si le connecteur n'est pas conçu pour un branchement à chaud, cette garantie n'est pas garantie.

L'ordre que vous voulez c'est:

• Tout d'abord, masse / bouclier.

Cela garantit que les deux parties s'accordent sur ce qu'est "0V" et libère également toute électricité statique en toute sécurité. Parfois, une petite étincelle est visible. Vous ne voulez pas connecter d’abord les broches sensibles aux décharges électrostatiques!

• Deuxièmement, l'alimentation.

• Troisièmement, les signaux

L'ordre est très important. Vous voulez vraiment éviter d'appliquer une tension aux broches de signal d'une puce non alimentée, car le courant circulera ensuite à travers les diodes de protection ESD et la puce sera alimentée par ses broches IO. Cela peut endommager la puce.

De plus, si la terre est connectée en dernier, les lignes de signaux agiront alors comme une terre et le courant y circulera. Si l'appareil contient des puces 3V3 alimentées par un LDO provenant du + 5V via USB et que la masse n'est pas connectée, qui sait quelles tensions se trouveront à l'intérieur de l'appareil ...

Les connecteurs audio RCA sont un excellent exemple de la façon dont il faut NE PAS le faire.

Remarquez comment la pointe entre en contact en premier. Je suis sûr que vous avez déjà fait cela auparavant. Les haut-parleurs émettent un bourdonnement très fort, jusqu'à ce que les motifs soient connectés.

pourquoi les choses ne aiment pas être hot plugged?

C'est parce que les broches se connectent dans le mauvais ordre.

Puisque vous mentionnez un ESC, je suppose que vous avez des tensions et des courants assez importants pour faire frire des copeaux. Dans ce cas, ne pas connecter le sol en premier peut vraiment faire mal ...

y at-il un moyen facile que je protège à nouveau?

Utilisez un connecteur compatible hot-plug. S'il ne transporte pas l'alimentation, uniquement les signaux et la terre, vous pourriez vous en tirer avec des résistances de grande valeur sur les lignes de signaux ... mais c'est un bidouillage.

Malheureusement, ces connecteurs sont très rares. Les en-têtes tels que ceux utilisés avec arduino sont conçus pour faire partie d'un produit fini qui ne sera branché que pendant la fabrication, de sorte qu'ils ne seront pas sécuritaires à la connexion à chaud.

Des connecteurs sécurisés pour Hotplug seront disponibles pour les normes habituelles (USB, HDMI, etc.) mais ce ne sera pas ce dont vous avez besoin pour votre application.

Donc, je suppose que vous êtes coincé à le faire avec précaution, à éteindre avant de jouer avec le circuit ...

Le remplacement à chaud est mauvais pour plusieurs raisons:
1) Si vous connectez le Vcc avant que le courant de terre ne puisse circuler de manière anormale dans votre circuit. Par exemple, si Vcc est connecté et une broche numérique ou analogique avant la mise à la terre, le courant peut circuler dans Vcc et sortir de la broche, ce qui risquerait de court-circuiter cette broche et de griller cette partie du circuit.

2) Peut provoquer une baisse de tension due à une chute temporaire de la tension sur un bus système ou une alimentation.

3) Lors du débranchement, les inducteurs du circuit ou des câbles peuvent présenter des tensions élevées s’ils sont déconnectés.

(J'avais un câble non remplaçable à chaud dans un produit que les représentants du service pourraient remplacer à chaud par accident. En raison de la mutuelle inductance du câble (et une conception de câble inadéquate avec des fils droits juxtaposés pendant environ un mètre) ) lors de l'inspection ultérieure, il a été découvert que lorsque le câble était déconnecté, une ligne CMOS numérique pouvait atteindre 7V!)

J'ai également eu beaucoup de succès dans la mise en œuvre des deux stratégies ci-dessous. Une des choses que vous pouvez faire en matière de conception si vous lancez votre propre système d'échange à chaud consiste à trouver un connecteur standard (j'ai utilisé sca2 pour mon bus, mais vous pouvez utiliser sata, ou un autre connecteur standard du secteur, assurez-vous simplement que les gens comprennent qu'ils ne peuvent pas se brancher. autres trucs dedans).

Circuit de précharge:

Une longue goupille et une résistance de limitation de courant peuvent être utilisées pour limiter le courant d'appel à un dispositif. La longue goupille mate en premier; la limite de courant doit être définie pour que les rails d'alimentation du système hôte restent dans les spécifications, mais le périphérique se charge correctement avant que les broches d'alimentation et de signal ne se connectent. Lorsque vous choisissez une valeur de résistance de précharge, les scénarios suivants présentent des problèmes courants: Si la valeur de la résistance de précharge est trop petite, le périphérique consommera toujours trop de courant lors de son insertion, ce qui entraînera la chute des rails d'alimentation du système. hors réglementation.

Contrôleur de remplacement à chaud

Un circuit intégré de contrôleur remplaçable à chaud contrôle le courant d’appel d’un périphérique. Les contrôleurs à remplacement à chaud intègrent généralement la fusion électronique et, dans les applications à courant élevé, il peut être difficile de faire la distinction entre courant d'appel et court-circuit. Les composants sont plus coûteux que les résistances de précharge et, dans certains cas, l’utilisation de composants plus actifs dans le système peut poser des problèmes de fiabilité.

Source de l'image et du texte: Considérations de conception pour le remplacement à chaud

Cela dépend vraiment du circuit et, dans certains cas, du connecteur lui-même.

Lorsque vous déconnectez ou connectez quelque chose, les connexions ne se font pas toutes en même temps. Cela signifie qu'il y a un état de connexion imprévisible au cours du processus. Certaines de ces connexions peuvent générer des tensions ou des courants importants là où vous ne le souhaitez vraiment pas. Pire encore, les connecteurs sont généralement étroits, ce qui signifie que l'utilisateur les agite pour les séparer, créant ainsi des marques et des interruptions encore plus aléatoires dans le processus.

Certains connecteurs, tels que les connecteurs de carte, sont également connus pour court-circuiter les broches adjacentes lors de l'insertion ou du retrait avant qu'elles ne s'accouplent correctement. On ne devrait même jamais penser à brancher ou débrancher l’un d’entre eux à chaud.

Si ce qui est déconnecté ne vous dérange pas, par exemple, une fiche à deux broches allumée sur une LED avec une simple unité de conversion, il ne se passera rien de mal si vous ne la zappez pas avec une décharge électrostatique. Mais la plupart des choses ne sont pas si robustes.

Vous pouvez bien sûr concevoir que les éléments soient enfichables à chaud, mais cela est compliqué et coûteux, et non fonctionnel pendant la plus grande partie de la vie du produit et difficile à justifier s'il ne s'agit pas d'une exigence de conception spécifique.

Cela dit, les systèmes doivent toujours être conçus de telle sorte que si la chose est mise sous tension lorsque le capteur A n'est pas branché, la sortie B ne doit pas entrer dans un état qui dépend de ce capteur. Si la perte de ce capteur risque de provoquer une panne ou un danger, des mesures appropriées doivent être ajoutées pour détecter cette perte et pour passer normalement dans un état sûr.

Mais généralement, à moins que vous ne sachiez VRAIMENT ce qui pourrait arriver, ne branchez pas à chaud!