Bu devre, 3V3 mikrodenetleyici ile 20V sinyalini nasıl birbirine bağlar?

Aşağıdaki devreyi, 3.3 voltta çalışan bir mikro denetleyiciye 12-20V'luk bir sinyali arayüzlemek için tasarladım. Sinyal 20V veya açık devredir.

Devrenin mümkün olduğunca esnek olmasını istiyorum. EMI ve ESD ile başa çıkabilmelidir.

devre

R1 akımı sınırlamak ve transistörü saptırmaktır.
C1 düşük geçişli bir filtre uygulamaktır.
R2, transistör tabanını aşağı çekmek ve C1 kondansatörünü boşaltmak için kullanılır, 20V girişi 20V veya açık devredir.
Transistörü tabanda negatif voltajdan korumak için D1 kullanılır.
R3 mikrodenetleyici pimini yukarı çekmektir.

Bu devre ile ilgili her türlü yorum ve iyileştirme memnuniyetle karşılanmaktadır.

Yan soru: Bu transistörün tolere edebileceği maksimum pozitif voltaj nedir. Veri sayfası tepe baz akımını 100mA olarak belirtir. Baz 0.7 voltta tutulursa, giriş 1000 volt (10k ohm * 100mA) kadar olabilir. Ancak giriş 1000 Volt ise potansiyel bölücü gerilimi tabanı 500 voltta yapar. Ve veri sayfasına göre maksimum Vcb 60 volttur.

— Hassan Nadeem
kaynak

Yayıcı diyotun tabanı, rezistif bölücüyü yükleyecek ve çıkış voltajını yaklaşık 0.7V ile sınırlayacaktır. Bu nedenle, yüksek giriş voltajı durumunda, giriş voltajını hesaplamak için R2'yi ihmal edebilirsiniz. R2'den geçen akım yakl. 0.7 / 10k = 70uA, bu nedenle giriş voltajı pratikte sadece 100mA × 10k'ye bağlı olacaktır. Ancak toplam güç kaybına dikkat edin.

— jippie

Diyot ters yönlüdür, negatif voltaj durumunda yürütmek içindir. Yine de kapasitörü boşaltmak için R2'ye ihtiyacım var.

— Hassan Nadeem

Verici diyotun iç tabanını yazıyorum. Bir BJT'nin nasıl çalıştığını biliyor musunuz?

— jippie

@jippie benim kötüm D1 hakkında konuştuğunu sanıyordum.

— Hassan Nadeem

Araba aküsü / alternatör sinyal arayüzüyle de çok ilgileniyorum, optokuplörler kullanmayı düşündünüz mü? Temelde burada sahip olduğunuzla aynı, BJT tarzı bir arayüz. Zener diyot aşırı voltaj kelepçeli (bölücüden sonra!) Ve zener diyotun uzun süreli "AÇIK" koşullarında hayatta kalması için yeterince yüksek direnç değerleri ile basit bir voltaj bölücü kullanmayı planlıyorum. Ayrıca, voltaj yükselmeleriyle başa çıkmak için her girişte düşük bir ESR filtre kapasitörü olacak ...

— KyranF

Yanıtlar:

Bana iyi görünüyor. Ters D1 diyotu iyi bir fikirdir. En az 12V'unuz varsa, R2'yi biraz azaltmak isteyebilirsiniz. Bu devrenin belki 2V eşiği vardır, R2 veya çift R1'i kolayca yarıya indirebilirsiniz.

Anlık aşırı aşırı voltaj durumunda, baz yayıcı voltajı (ileri eğimli) 100mA ile bile bir voltun üzerine çıkmaz. D1'e ters paralel olarak başka bir diyot gibi görünüyor. Bu uygulamada bir BJT'nin avantajlarından biri. Sınırlamanın R1'in voltaj değeri olması daha olasıdır.

Sürekli aşırı gerilimi dikkate almak istiyorsanız , R1'in güç derecesini dikkate almanız gerekebilir. Bazı salak onu şebekeye bağlarsa (genellikle yaklaşık 240VAC'ın en fazla voltajlı aptalların daha yüksek voltajlara erişime sahip erişim girişlerine sahip olacağını varsayabiliriz), o zaman R1 neredeyse 6W dağıtır, bu yüzden fiziksel olarak büyük bir parça olmalı. Daha küçük bir parçanın kullanılabilmesi için R1'in değerini artırarak bu sorunu çözebilirsiniz.

— Spehro Pefhany
kaynak

Sadece aşırı gerilim kaynağı EMI'dır. Bu yüzden standart dirençlerin iyi çalışacağını düşünüyorum. Yorumunuzun ilk paragrafını takip etmedim. En az 12V'um var (bir araba aküsünden geliyor), ancak R2'nin azaltacağı şeyleri alamıyorum. Ayrıntılı düşünmek ister misiniz?

— Hassan Nadeem

Biraz düşük olan (6V bir araba aküsü için yeterince düşük olmalıdır) yaklaşık 2V'de değişir, bu yüzden eşiği 4V'ye kadar kaydırmak isteyebilirsiniz. Biraz gürültü bağışıklığı ekler. Genellikle bu nedenle endüstriyel devrelerde bir Zener serisi göreceksiniz, ancak bence bir direnç 2: 1'i değiştirmek bu durumda tamam.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany LOL kendini ortadan kaldıran salaklar üzerinde. Tek ek yorum yanıt süresidir. Nispeten büyük kapak ve direnç değerleri ile OP, devrenin uygulama için yeterince hızlı tepki verdiğinden emin olmak isteyebilir. Özellikle düşük geçişli filtrelemeden bahsetmektedir, bu yüzden muhtemelen zaten dikkate alınmıştır, ancak iki kez kontrol etmek acı veremez.

— John D

Bazı "sağlam" girişlere ihtiyaç duyduğumda kendime çok benzer bir devre tasarladım. Ancak, R1 = R2 = 100k (10k yerine) kullandım. Q1'i R3 = 10K ile doyurmak için çok fazla giriş akımı almıyor. Aynı köşe frekansını korumak istiyorsanız C1 değerini aynı faktörle azaltın.

Anahtarlama özelliklerini iyileştirmek için bir histerezis istiyorsanız, Q1'in yayıcısı ile toprak arasına 100Ω direnç koymayı ve ardından R2'nin alt ucunu bu kavşağa bağlamayı düşünebilirsiniz.

— Dave Tweed
kaynak

Histerezis ekleme yöntemi için +1. Yavaş ve / veya gürültülü girişleri susturmak için olumlu geri bildirimin en fısıltısının yapabileceği şey şaşırtıcı.

— Russell McMahon

Devre, çok zorlu kullanım için uygun görünüyor.
Aşırı uçlarda kekelenebilir.

Giriş sinyaline frekans yanıtı ve kabul edilebilir yükselme ve düşme süreleri belirtilmemiştir ve eğer önemliyse bilinmelidir.

Q1'in Vbe'si tabanı ~ = 1V maks.
Ibe, R1-R2 bağlantı noktasından toprağa iki diyot ve bu noktadan Q1-tabanına küçük bir direnç (100 Ohm diyelim) kullanılarak diyebilir, böylece diyotlar devasa Vin geçişlerini yaklaşık 1,5-2 V ve transistör kelepçesi tabanına kenetler 0.7V demek.
Örnek: Geçici bir giriş 1000V'a girerse, I_R1 = 100 mA.
İki diyot R1 üst kısmının alt ucunu 2V söylüyorsa, taban akımı
(2V-Vbe) / 100R = 13 mA olur.
Değerler uygun olacak şekilde ayarlanabilir.

Dirençlerin, yayılmadan bağımsız voltaj değerleri vardır.
Çok yüksek voltajlarda R1'in voltaj değeri önem kazanır.
R1'deki dağılım ~ = V ^ 2 / R'dir, bu nedenle 100V'de R1 = 10K ile 1 Watt.
1000V'de R1 dağılımı V ^ 2 / R = 1,000,000 / 10,000 = 100 Watt'tır.
Uzun süredir var olmak istemezsiniz veya bu sabit durumu idare edebilecek bir direnç sağlamak zorunda kalmazsınız.
ESD için bu gerekli DEĞİLDİR. Milisaniyeden fazla zaman zaman çok yüksek voltajın olabileceği bir durumla karşılaşırsanız, çok yüksek voltaj koşullarında kapatılan anahtarlı bir giriş kullanabilirsiniz.

Yanıt sürelerinin yüksek olması gerekmiyorsa, R1 değeri daha yüksek voltaj koşullarına uyacak şekilde arttırılabilir.

— Russell McMahon
kaynak