고전류 장치를 디지털 회로에 연결하면 왜 이상한 동작이 발생합니까?

나는

• 아두 이노
• 마이크로 컨트롤러
• 다른 디지털 물건

내가 연결하면

• 모터
• 펌프
• 히터
• 다른 고전류 물건

나는 경험한다

• 이상한 ADC 측정
• 재부팅
• 충돌
• 디지털 통신 오류
• 다른 예기치 않은 행동

내 전원 공급 장치는 이러한 모든 장치에 전원을 공급할 수있는 적절한 크기입니다. 오실로스코프가 없으므로 회로에서 실제로 발생하는 일을 많이 볼 수 없습니다. 가능한 원인은 무엇입니까?

세부 사항이 없으면 특정 답변을 제공하는 것이 불가능합니다. 이러한 것들을 자세히 살펴보십시오.

1. 접지 . 이것은 전반적인 접지 전략이 잘못되어 발생하는 증상입니다. 연결된 모든 것의 힘과 근거를 보여주는 블록 다이어그램이 없으면 구체적인 조언을 제공하는 것이 불가능합니다. 그러나 모든 접지 귀환 전류를주의 깊게 시각화하고 접지 도체의 모든 전류로 인해 접지 오프셋이 발생하는 것을 고려하십시오.

2. 지역 디커플링 . 각 칩의 각 전원 쌍과 접지 핀 사이에 가능한 한 1µF 정도의 세라믹 캡이 있는지 확인하십시오. 직렬 인덕턴스가 적더라도 효율성이 크게 저하되므로 이러한 연결은 짧아야합니다.

3. 전원 공급 장치 서지 기능. 전원 공급 장치 자체에 걸리고 더 많은 전류를 공급하는 데 걸리는 시간에 관계없이 과도 전류를 처리 할 수 ​​있도록 전원 공급 장치에 벌크 저장소 용량이 충분한 지 확인하십시오.

4. 유도 캐치 다이오드. 외부 부하를 포함하여 발생 가능한 유도 부하에 역방향 극성 다이오드가 있는지 확인하십시오. 최대 50-100V 정도의 전압의 경우 고속이기 때문에 쇼트 키 여야합니다. 이것은 DC로 구동되는 부하에 적용됩니다. 그것들은 항상 하나의 극성으로 구동되기 때문에 다이오드는 다른 극성을 안전하게 단락시킬 수 있습니다. 주석에서 지적했듯이 AC 부하의 경우 더 복잡한 스 너버 및 / 또는 클리핑 회로를 사용해야합니다.

이 두 회로를 고려하십시오.

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

그들은 같은가요? 에서 일괄 요소 모델 들이 있습니다. 그러나 우리의 모델은 관련 사실이 무엇인지 무시합니다. 실제 와이어에는 저항이 있습니다. 다음을 모델링하는 몇 가지 회로도를 소개하겠습니다.

^{이 회로를 시뮬레이션}

$1A\cdot 1\Omega = 1V$

많은 디지털 전자 제품은 공급 전압이 급격히 변할 때 마음에 들지 않습니다. 디지털 버스를 통해 서로 통신하려는 여러 장치가있을 때 추가 문제가 발생하지만 공급 레일의 높은 전류로 인해 각 장치에 "접지"가 무엇인지 다른 아이디어가 부여됩니다. 이 경우 MCU 및 모터의 "접지"를 확인하십시오. 모든 저항에는 1A가 있으므로 1V가 있습니다. MCU의 "접지"는 모터의 "접지"와 1V가 다릅니다! 이것들이 "접지"와 같은 전압을 만들어서 "0"신호를 보내는 디지털 장치라면, 그들은 "접지"가 무엇인지에 동의 할 수 없을 때 통신이 잘되지 않을 것입니다.

이에 대한 해결책은 각 장치의 전원 공급 장치 연결을 모두 배터리 또는 전압 조정기로 다시 연결하고 각 장치의 모든 전원 공급 장치 연결을 만드는 것입니다. 이것이 왼쪽 회로에서 모델링 된 상황입니다. 여기에서 모터가 켜지면 R5와 R7에 높은 전류가 흐릅니다. 여기에는 약간의 전압 강하가 있지만 모터는 신경 쓰지 않습니다. 한편, R6 및 R8의 전류는 변하지 않으며 전압도 마찬가지입니다. 따라서 마이크로 컨트롤러가 보는 공급 전압은 일정합니다.

각 장치에 대해 항상이 작업을 수행 할 필요는 없지만 회로에 해당 장치가 포함되어있을 때 고전류가 어디에서 실행 될지 고려해야합니다. 모든 전선에는 약간의 저항이 있으므로 고전류가 흐르면 전압 강하가 발생합니다. 그런 다음 민감한 구성 요소의 공급 장치를 통해 높은 전류가 흐르지 않도록 잡음이 발생하도록 전선 또는 트레이스를 계획하십시오.

이것은 단지 하나의 가능한 설명입니다. 다른 답변은 의심 할 여지없이 추가적인 가능성을 제공 할 것입니다.