이 회로는 20V 신호를 3v3 마이크로 컨트롤러와 인터페이스하기위한 방법

12-20V 신호를 3.3V에서 실행되는 마이크로 컨트롤러에 인터페이스하기 위해 다음 회로를 설계했습니다. 신호는 20V 또는 개방 회로입니다.

회로가 가능한 한 탄력적이기를 원합니다. EMI 및 ESD를 처리 할 수 있어야합니다.

R1은 전류를 제한하고 트랜지스터를 바이어스하는 것입니다.
C1은 저역 통과 필터를 구현하는 것입니다.
R2는 트랜지스터베이스를 풀 다운하고 커패시터 C1을 방전하는 데 사용되며 20V 입력은 20V 또는 개방 회로입니다.
D1은베이스에서 음의 전압으로부터 트랜지스터를 보호하는 데 사용됩니다.
R3은 마이크로 컨트롤러 핀을 끌어 올리는 것입니다.

이 회로에 대한 모든 의견과 개선을 환영합니다.

부수적 인 질문 : 이 트랜지스터가 견딜 수있는 최대 포지티브 전압은 얼마입니까? 데이터 시트는 최대베이스 전류가 100mA라고 명시하고 있습니다. 베이스가 0.7V로 유지되면 입력은 최대 1000V (10kΩ * 100mA)가 될 수 있습니다. 그러나 입력이 1000V이면 전위 분배기는 전압을 500V에서 기본으로 만듭니다. 데이터 시트에 따른 최대 Vcb는 60volts입니다.

— 하산 나딤
소스

베이스-이미 터 다이오드는 저항 분배기를로드하여 출력 전압을 약 0.7V로 제한합니다. 따라서 높은 입력 전압의 경우 입력 전압을 계산하기 위해 R2를 무시할 수 있습니다. R2를 통한 전류는 약입니다. 0.7 / 10k = 70uA이므로 입력 전압은 실제로 100mA × 10k에만 의존합니다. 그러나 전체 전력 소비에주의하십시오.

— jippie

다이오드는 역 바이어스되며, 음의 전압이 발생하는 경우 전도하도록되어 있습니다. 어쨌든 커패시터를 방전하려면 R2가 필요합니다.

— Hassan Nadeem

이미 터 다이오드의 내부베이스에 대해 입력하고 있습니다. BJT의 작동 방식에 익숙하십니까?

— jippie

@jippie 나의 나쁜 나는 당신이 D1에 대해 이야기하고 있다고 생각했습니다.

— Hassan Nadeem

자동차 배터리 / 교류기 신호 인터페이스에도 관심이 있습니다. 옵토 커플러 사용을 고려해 보셨습니까? 기본적으로 BJT 스타일 인터페이스와 동일합니다. 제너 다이오드 과전압 클램핑 (분배기 뒤)과 충분한 저항 값을 가진 간단한 전압 분배기를 사용하여 제너 다이오드가 계속 "ON"조건에서 살아남을 수 있도록하려고합니다. 또한 전압 스파이크를 처리하기 위해 각 입력에 낮은 ESR 필터 커패시터가 있습니다.

— KyranF

답변:

나 한테보기 좋다. 역 다이오드 D1은 좋은 생각입니다. 사용 가능한 최소 12V가있는 경우 R2를 다소 줄일 수 있습니다. 이 회로는 아마도 2V의 임계 값을 가지므로 R2 또는 R1을 쉽게 반으로 줄일 수 있습니다.

순간적인 극도의 과전압의 경우,베이스 이미 터 전압 (순방향 바이어스)은 100mA에서도 전압 이상으로 상승하지 않습니다. D1과 반대 방향으로 다른 다이오드처럼 보입니다. 이 응용 프로그램에서 BJT의 장점 중 하나입니다. 한계는 R1의 정격 전압 일 가능성이 높습니다.

당신이 고려할 경우 지속적인 과전압, 당신은 R1의 전력 등급을 고려 할 수 있습니다. 일부 바보가 전원에 연결하면 (우리는 일반적으로 약 240VAC가 가장 많은 전압 바보가 너무 많은 전압에 액세스 할 수있는 바보가 일종의 자체 제거 문제라고 가정 할 수 있습니다) R1은 거의 6W를 소비합니다. 물리적으로 큰 부분이어야합니다. 더 작은 부품을 사용할 수 있도록 R1 값을 늘려서이 문제를 해결할 수 있습니다.

— 페페 페니
소스

과전압 소스 만 EMI입니다. 따라서 표준 저항이 제대로 작동한다고 생각합니다. 나는 당신의 의견의 첫 단락을 따르지 않았습니다. 최소 12V를 사용할 수 있지만 (자동차 배터리에서 제공) R2를 줄이는 것이 무엇인지 알 수 없습니다. 정교하게 관리?

— Hassan Nadeem

약 2V로 전환되는데, 이는 약간 낮으며 (자동차 배터리의 경우 6V는 충분히 낮아야 함), 임계 값을 최대 4V 정도로 변경하고 싶을 수도 있습니다. 약간의 노이즈 내성을 추가합니다. 이러한 이유로 산업용 회로에 Zener 시리즈가 표시되는 경우가 있지만이 경우 저항 2 : 1 만 변경해도됩니다.

— Spehro Pefhany

자기 제거 바보에 @SpehroPefhany LOL. 유일한 추가 설명은 응답 시간입니다. 상대적으로 큰 캡 및 저항 값을 사용하면 OP가 회로가 애플리케이션에 충분히 빠르게 반응하는지 확인할 수 있습니다. 그는 저역 통과 필터링에 대해 구체적으로 언급 했으므로 이미이를 고려하고 있지만 다시 확인해도 문제가되지 않습니다.

— John D

"강력한"입력이 필요할 때 비슷한 회로를 직접 설계했습니다. 그러나 R1 = R2 = 100k (10k 대신)를 사용했습니다. R3 = 10K로 Q1을 포화시키는 데 실제로 많은 입력 전류를 소비하지 않습니다. 동일한 코너 주파수를 유지하려면 C1을 같은 계수로 줄이십시오.

스위칭 특성을 개선하기 위해 일부 히스테리시스를 원하는 경우 Q1의 이미 터와 접지 사이에 100Ω 저항을 배치 한 다음 R2의 하단을 해당 접점에 연결하는 것이 좋습니다.

— 데이브 트위드
소스

히스테리시스를 추가하는 방법은 +1입니다. 긍정적 인 피드백의 속삭임이 느리고 시끄러운 입력을 조용히 할 수있는 것은 놀라운 일입니다.

— Russell McMahon

너무 많이 사용하지 않으면 회로가 정상으로 보입니다.
극단적 인 경우에는 더듬을 수 있습니다.

입력 신호에 대한 주파수 응답 및 허용 가능한 상승 및 하강 시간이 지정되지 않았으며 중요한 경우 알 필요가 있습니다.

Q1의 Vbe는 최대 == 1V에서베이스를 클램핑합니다.
Ibe는 R1-R2 접합에서 접지까지 2 개의 다이오드를 사용하고이 지점에서 Q1베이스까지 작은 저항 (예 : 100 Ohm)을 사용하여 다이오드가 대규모 Vin 과도를 약 1.5-2V로 클램프하고 트랜지스터 클램프베이스를 사용하여 제한 할 수 있습니다. 0.7V라고 말하면됩니다.
예 : 과도가 입력을 1000V로 구동하는 경우 I_R1 = 100mA입니다.
2 개의 다이오드가 R1 상단의 하단을 2V로 클램프하면 기본 전류는
(2V-Vbe) / 100R = 13mA입니다.
값을 적절하게 조정할 수 있습니다.

저항기의 정격 전압은 소산과 무관합니다.
매우 높은 전압에서 R1의 정격 전압이 중요해집니다.
R1에서의 손실은 ~ = V ^ 2 / R이므로 100V에서 1W, R1 = 10K입니다.
1000V에서 R1 소실은 V ^ 2 / R = 1,000,000 / 10,000 = 100W입니다.
오랫동안 그 선물을 갖고 싶지 않거나 안정된 상태를 처리 할 수있는 저항을 제공하지 않아도됩니다.
ESD에는 필요하지 않습니다. 매우 높은 전압이 때때로 밀리 초 이상 존재하는 상황이 발생한 경우 매우 높은 전압 조건에서 꺼진 스위치 입력을 사용할 수 있습니다.

응답 시간이 높을 필요가없는 경우 R1은 더 높은 전압 조건에 맞게 값을 증가시킬 수 있습니다.

— 러셀 맥 마혼
소스