Vérifier la tolérance au 5v des entrées d'un module 3,3v

Bonjour,

J'ai un module dont la tension d'alimentation est de 3,3v. Hors on trouve sur le net des schémas reliant les entrées de ce module directement aux sorties 5v de l'Arduino. Certains modules 3,3v ont des entrées tolérantes au 5v et d'autres non. Dans mon cas, je n'ai trouvé aucune précision sur le datasheet.

J'aimerai donc savoir s'il y a une méthode non destructive pour vérifier la tolérance au 5v.

J'avais pensé relier l'entrée du module à une alimentation variable avec un limiteur de courant (ou une résistance série), avec un ampèremètre en série et un voltmètre sur la broche à mesurer.

Je monte progressivement la tension sur l'entrée. L'idée étant que si 'entrée est tolérante au 5v, je n'aurai pas de brusque augmentation du courant passé les 3,3v. Dans le cas contraire, je m'attends à voir une augmentation du courant passé le seuil de tolérance.

Avec cette méthode, je peux éviter la destruction par effet joule, du fait de la limitation de courant, mais est-ce suffisant?

Bonjour

La méthode que tu proposes, utilisée avec précaution, permet de localiser la valeur de tension à partir de laquelle le courant croit plus ou moins brutalement, ça revient donc à activer sous contrôle la protection contre les surtensions.

Attention, cette croissance du courant est plus ou moins brutale selon la technologie de protection utilisée dans le circuit intégré , il faut donc augmenter très progressivement la tension :
-croissance progressive du courant s’il s’agit d’une diode écreteuse (clamp) dont la cathode est reliée à Vss
-croissance brutale du courant si la protection est de type 'snap back’ (analogue à l’amorçage d’un thyristor)
snapback.PNG

cas particulier de l’ESP8266 :
les premières doc techniques de l’ESP8266 mentionnaient une protection de type ‘snapback’ avec une valeur typique de déclenchement de 6V , mais avec une dispersion telle que le fabriquant ne peut s’engager et garantir une tolérance au 5V pour tout composant produit.
Si c’était le cas Espressif mettrait en avant cette propriété !
Cette incertitude sur le seuil de déclenchement du ‘thyristor’ pour un ‘individu’ explique que nombre d’utilisateur disent avec bonne foi ‘mon ESP8266 tolère le 5V sur une entrée’. Il est par contre abusif de généraliser contre l’avis officiel (data sheet) du fabriquant de la puce.
Perso j’en déduis que de certains ESP8266 tolèrent le 5V sur leurs entrées, pas tous.

@Al1fch, merci pour toutes ces précisions utiles. Dans mon cas, il s'agit d'un module RFM98W basé sur une puce LoRa sx1276 de Semtech. Donc en cas de protection snap back, la tension va monter jusqu'au seuil puis redescendre vers 3,3v. C'est bien l'effet joule qui détruit la puce en cas de surtension? Avec une résistance série de 1kohm et une alimentation de 0 à 6v, la puissance dissipée devrait se limiter au pire à 9mW (3v * 3mA sous 6v), une puissance normalement insuffisante pour surchauffer la puce?

-les modules dont tu parles ne sont pas présentés par leurs constructeurs comme tolérants au 5V sur les entrées (je viens de parcourir les data sheet très voisines....) On apprend que la valeur extrème de la tension d'alimentation est 3,9V (pas de 5V sur l'alimentation !!!)

-on trouve dans le commerce des petits circuits imprimés sur lesquels ces modules sont associés à un régulateur 3,3V [u]et un circuit d'adaptation de niveaux logiques 3,3V / 5V[/u] (on les trouve sous le terme de "5V safe LoRa modules"

[u]De mon point de vue , après lecture des datasheet, ces modules ne sont pas , du point de vue du constructeur, tolérants au 5V quand aux entrées de signaux.[/u] J'ai prévu d'en utiliser avec des cartes Mini 3V3 8MHZ, des ESP 8266 ou un Raspberry.... Avec une carte 5V j'insèrerai sans hésiter un circuit d'adaptation de niveaux 3V3

Tu peux bien entendu décider de 'titiller' leur éventuelle protection (de type inconnu avant essais) L'hypothèse de la défaillance par effet joule parait à privilégier. Limiter le courant à 1 mA parait raisonnable + Limiter le temps de circulation de ce courant 'exceptionnel'

Je dirai qu'il faut faire cette manip avec une main sur l'alimentation (prête à revenir en arrière) , un oeul sur l'ampèremetre... et le nez pour détecter le début de l'odeur de brulé....

une puissance normalement insuffisante pour surchauffer la puce?

/:\ Maillon faible : souvent les fils [u]très fins[/u] qui relient les broches extérieures à la puce La puce doit être vue comme entourée d'une couronne de mini fusibles !!!:(

Je pense qu'il faut faire cette manip avec une main sur l'alimentation (prête à revenir en arrière) , un oeuil sur l'ampèremetre... et le nez pour détecter le début de l'odeur de brulé....

-Si pour un module alimenté en 5V tu vois le courant dans une entrée augmenter progressivement quand la tension sur l'entrée dépasse 3,3V tu à affaire à une protection par écrêtage (clamping) réalisée par une diode sur chaque entrée , les cathodes étant reliées à VSS

-Si le courant apparaît brutalement quand la tension franchit un seuil tu as affaire à une protection par 'snapback' .... type de protection plutôt orientée 'décharges electrostatiques brèves' donc pas prévu pour un amorçage suivi d'un maintien long.

Quelle est la tension de maintien (hold du snapback) ? Inconnue, pas forcément la tension d'alimentation. Le circuit de protection 'snapback' formant un dipôle entre l'entrée et la masse.

On trouve malheureusement sur la toile des montages conçus à la va vite, montages qui ont pu "tomber en marche le temps de la video".....rien à voir avec une conception basée sur les données et recommandations des fabricants de puces. Seule cette dernière démarche donne des montages fiables et reproductibles.

Bien entendu il n'est pas exclu qu'une carte Arduino 5V et un RFM95 alimenté en 3,3V , réliés fil à fil en SPI fonctionnent... un certain temps........ Le copain qui fera le même montage aura peut être une expérience différente !!

Oui, je précise bien qu’il ne s’agit que des entrées. L’alimentation du module doit respecter la tension requise.

Retour d’expérience:
module RFM98W: 3,8v sous 0,1mA, 3,9v sous 1mA (donc non compatible avec entrée 5v).
Si24 (clone nrf24): 7,5v sous 0,1mA, 8v sous 1mA. Ok
Arduino: 5,6v sous 0,1mA, 5,8v sous 1mA.

Il est possible que si certains modules non compatibles 5v “tombent en marche un certain temps” ce soit lié au limiteur de courant des sorties Arduino (80mA tout de même).

Merci pour ce retour