5 Volt Power-Modul
Überspannungsschutz ist wichtig
Der Unfall
Letztens habe ich versehentlich meinen 65C02 Prozessor und den 1 MHz Oszillator frittiert,
da das Netzteil wegen eines anderen Projekts noch auf 12 Volt gestellt war.
Beim Anschalten hat das LCD Display sehr hell geleuchtet und sämtliche Pixel waren an, was schonmal kein gutes Zeichen war.
Ich vermute, dass im Prozessor ein Schaltkreis kaputtging der mit der Systemclock zusammenhängt, da die Reset-Sequenz nicht mehr lief und
auch das Clocksignal nicht mehr auf PHI2O ausgegeben wurde.
Zum Glück haben die beiden 65C22 VIAs und das LCD Modul überlebt, die sind nämlich teurer als der Prozessor und ich hatte keine mehr übrig.
Schmerzlicherweise lag neben dem Computer noch die 5.1 Volt Zenerdiode, die ich dort schon abgelegt hatte um einen Überspannungsschutz in meinen Power-Schaltkreis einzubauen. Immerhin war ich danach höchst motiviert, diesen Schutz vor dem Austauschen der Teile einzubauen.
Einbau eines Überspannungsschutzes
Für einen Überspannungsschutz gibt es mehrere Optionen: Einer ist die Crowbar-Schaltung, bei der die Zenerdiode (indirekt) einen Kurzschluss erzeugt, wenn die angelegte Spannung die Zenerspannung übersteigt. Das sollte dann einen Schutzmechanismus im Netzteil auslösen. Das Problem ist, dass das Netzteil genügend Strom liefern muss, damit sein Schutzmechanismus kickt. Ich habe die Schaltung ausprobiert, das Netzteil hat nicht abgeschaltet und die Zenerdiode wurde extrem heiß.
Also habe ich stattdessen eine andere Schaltung benutzt.
Bei dieser wird ein PNP-Transistor (Q2) zwischen das Netzteil und den Computer geschaltet.
Der Transistor leitet nur dann, wenn die Zenerdiode sperrt, die angelegte Spannung also kleiner als die Zenerspannung (5.1 V) ist.
Genauer: Werden mehr als 5.1 V angelegt, fängt die Zenerdiode an zu leiten.
Dadurch wird die Basis des PNP Transistors (Q3) auf 0 gelegt, wodurch der Transistor leitet.
Das wiederum führt dazu, dass die Basis von Q2 mit Strom versorgt wird und er Transistor sperrt.
Der Computer hängt am Emitter dieses Transistors und wird in diesem Fall also nicht mehr mit Spannung versorgt.
Ich habe zusätzlich noch eine rote LED eingebaut, die bei einer Überspannung leuchtet.
Der Nachteil an dieser Schaltung ist, dass sie nicht vor sehr hohen Spannungen schützt, da die Bauteile dann einfach kaputtgehen. Zudem führt der Kollektor-Emitter Widerstand des Transistors zu einem (ziemlich) kleinen Spannungsabfall. Beides ist hier kein Problem: Der Spannungsabfall ist sehr klein und es reicht für mich ein Schutz vor bis zu 12 Volt, was ich auch erfolgreich getestet habe.
Automatischer Reset beim Einschalten
Mein Power-Modul hat noch ein weiteres Feature:
Beim Einschalten des Computers mit dem Schalter SW1 wird automatisch die Reset-Sequenz eingeleitet.
In der "Aus"-Stellung des Schalters wird, der Kondensator C1 geladen. Wird der Schalter auf "An" gestellt, entlädt sich C1 über die Basis des Transistors Q1.
Dieser leitet und zieht damit RESb auf 0.
Die Kapazität von C1 und der Widerstand R8 sind so gewählt, dass im "Aus"-Zustand möglichst wenig Strom fließt und im "An"-Zustand die Reset-Leitung für mindestens 7 Clock Zyklen auf low gehalten wird, was einen Reset des Prozessors auslöst.
Wie im Oszilloskop-Plot zu sehen ist, bleibt RESb ungefähr 100 ms low, was mehr als ausreichend ist.