크로우 바 구성의 제너 다이오드가 입력 전압을 떨어 뜨리는 이유는 무엇입니까?

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

GHI Cobra ADC / Analog In에서 출력을 읽은 루프 전원 산소 센서가 포함 된 회로에 보호 수준 (퓨즈 된 "크로우 바")을 추가하기 위해 제너 다이오드를 연결하려고합니다. 아이디어는 센서에 출력에 12V를 유발하는 단락이있는 경우 센서 출력 (및 ADC 입력)과 접지 사이에서 4.7V 고장을 갖는 제너 (Zener)는 12V 전류를 ADC에서 충분히 오랫동안 코브라 핀의 한계가 5V이므로 퓨즈가 끊어집니다.

그러나 제너 다이오드에 넣을 때 ADC가 읽은 전압 (현재 전압계)을 4.38 볼트에서 3.98 볼트로 떨어 뜨립니다. 테스트를 위해 제너를 일반 다이오드로 교체해도 전압이 떨어지지 않습니다. 무엇을 제공합니까? 센서 출력 측의 전압을 변경하지 않도록 제너를 "crowbar"에 사용할 수 있습니까? 제너는 링이 ADC 쪽을 향하도록 설치됩니다. 전자 제품 매장은 4.7V 고장이 있다고 말했지만 테스트 방법을 잘 모르겠습니다.

제너 다이오드의 역 전압은 전류가 증가함에 따라 예리한 무릎을 나타내지 않으므로 제너는 정격 전압보다 훨씬 낮은 전압에서 몇 밀리 암페어를 전도합니다. 이 경우 마이크로 컨트롤러의 입력 임피던스가 높다고 가정하면 퓨즈가 필요 없습니다. 그건 그렇고, "GHI 코브라"는 무엇입니까?

퓨즈를 4.7k 저항으로 교체하고 5.1V 또는 5.6V 제너를 사용하는 것이 좋습니다. 250ohm 저항을 200ohm으로 변경하면 ADC 입력의 정상 작동 범위를 줄여 최대 예상 전압이 약 4V가되도록하는 것이 가장 좋습니다. 그런 다음 제너의 부드러운 무릎이 측정에 영향을 미치지 않으며 제너에게 약간의 여유 공간을 제공합니다.

옴의 법칙에 따라 ADC 핀에 과전압이없는 것 같지만 어떤 경우를 피해야합니까?

TVS 다이오드는 좋은 선택입니다. 모든 유형의 MCU에는 최대 공급 전압이 있으며, 최대 활성 전압은 최대 전압보다 낮고 작동 전압보다 높습니다. 그러나 서지 전압의 극성을 고려하면 반대 방향의 두 TVS 다이오드 시리즈입니다.

이 작업을 수행하는 또 다른 방법이 있습니다. 두 개의 다이오드를 사용하여 ADC 포트를 보호 할 수 있습니다 (예 : 1N4148). 하나의 다이오드는 VCC와 ADC 핀 사이에 연결하고 다른 하나는 ADC 핀과 GND에 연결합니다. 두 다이오드의 ADC 핀과 접합부 사이에 저항 연결을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 실제로 이것은 MCU 내부의 포트를 보호하는 일반적인 방법이며 확장 성 향상입니다.

허용되는 경우 옵토 커플러 격리를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 그러나 매우 복잡합니다.