Làm thế nào là mạch này để giao tiếp tín hiệu 20V với vi điều khiển 3v3

Tôi đã thiết kế mạch sau để giao tiếp tín hiệu 12-20V cho vi điều khiển chạy trên 3,3 volt. Tín hiệu là 20V hoặc mạch hở.

Tôi muốn mạch phải kiên cường nhất có thể. Nó sẽ có thể xử lý EMI và ESD.

mạch

R1 là để hạn chế dòng điện và phân cực bóng bán dẫn.
C1 là để thực hiện một bộ lọc thông thấp.
R2 được sử dụng để kéo xuống đế bán dẫn và xả tụ C1, đầu vào 20V là 20V hoặc mạch hở.
D1 được sử dụng để bảo vệ bóng bán dẫn khỏi điện áp âm ở đế.
R3 là để kéo lên vi điều khiển pin.

Bất kỳ ý kiến và cải tiến trên mạch này được hoan nghênh.

Câu hỏi phụ: điện áp dương tối đa mà bóng bán dẫn này có thể chịu đựng được. Bảng dữ liệu trạng thái dòng cơ sở cực đại là 100mA. Nếu cơ sở được duy trì ở mức 0,7 volt, thì đầu vào có thể lên tới 1000 volt (10k ohm * 100mA). Nhưng nếu đầu vào là 1000 Volts thì bộ chia tiềm năng sẽ tạo ra điện áp cho cơ sở ở mức 500 volt. Và Vcb tối đa theo datasheet là 60volts.

— Hassan Nadeem
nguồn

Các diode phát cơ sở sẽ tải bộ chia điện trở, giới hạn điện áp đầu ra của nó xuống khoảng 0,7V. Vì vậy, trong trường hợp điện áp đầu vào cao, bạn có thể bỏ qua R2 để tính điện áp đầu vào. Hiện tại thông qua R2 sẽ là khoảng. 0,7 / 10k = 70uA, do đó, điện áp đầu vào trong thực tế sẽ chỉ phụ thuộc vào 100mA × 10k. Nhưng hãy cẩn thận với tổng công suất tiêu tán.

— jippie

Các diode được phân cực ngược, Nó có nghĩa là để tiến hành trong trường hợp điện áp âm. Tôi cần R2 để xả tụ điện nào.

— Hassan Nadeem

Tôi đang gõ về cơ sở nội bộ để điốt phát. Bạn có quen thuộc với cách hoạt động của một BJT không?

— jippie

@jippie xấu của tôi Tôi nghĩ bạn đang nói về D1.

— Hassan Nadeem

Tôi cũng rất quan tâm đến tín hiệu ắc quy / bộ phát điện trên xe hơi, bạn đã cân nhắc sử dụng bộ ghép quang chưa? Chúng cơ bản giống như những gì bạn có ở đây, giao diện kiểu BJT. Tôi dự định sử dụng một bộ chia điện áp đơn giản với kẹp quá áp diode (sau bộ chia!) Và các giá trị điện trở đủ cao để diode zener sẽ tồn tại trong điều kiện "BẬT" kéo dài nếu nó xảy ra. Tôi cũng sẽ có một tụ lọc ESR thấp trên mỗi đầu vào để đối phó với sự đột biến điện áp ...

— KyranF

Câu trả lời:

Co vẻ tôt vơi tôi. Các diode đảo ngược D1 là một ý tưởng tốt. Nếu bạn có sẵn tối thiểu 12V, bạn có thể muốn giảm R2 một chút. Mạch này có ngưỡng có thể là 2V, bạn có thể dễ dàng giảm một nửa R2 hoặc gấp đôi R1.

Trong trường hợp quá điện áp quá mức tạm thời, điện áp cực phát cơ bản (phân cực thuận) sẽ không tăng trên một volt hoặc hơn, ngay cả với 100mA. Nó trông giống như một diode khác song song với D1. Một trong những lợi thế của một BJT trong ứng dụng này. Giới hạn có nhiều khả năng là định mức điện áp của R1.

Nếu bạn muốn xem xét quá điện áp kéo dài , bạn có thể phải xem xét đánh giá năng lượng của R1. Nếu một số kẻ ngốc kết nối nó với nguồn điện (chúng ta thường có thể giả sử rằng khoảng 240VAC là những kẻ ngốc điện áp nhất sẽ có quyền truy cập - những kẻ ngốc có quyền truy cập vào điện áp cao hơn là một vấn đề tự loại bỏ) thì R1 sẽ tiêu tan gần 6W, vì vậy nó sẽ tiêu tan gần 6W, vì vậy sẽ phải là một phần lớn về thể chất. Bạn có thể giải quyết vấn đề đó bằng cách tăng giá trị của R1 để có thể sử dụng một phần nhỏ hơn.

— Spehro Pefhany
nguồn

Chỉ có nguồn quá áp là EMI. Vì vậy, tôi nghĩ rằng điện trở tiêu chuẩn sẽ làm việc ổn. Tôi đã không theo dõi đoạn đầu tiên của bình luận của bạn. Tôi có sẵn tối thiểu 12 V (nó đến từ pin xe hơi) nhưng tôi không biết R2 sẽ làm gì. Quan tâm đến công phu?

— Hassan Nadeem

Nó chuyển đổi ở mức khoảng 2V, hơi thấp (6V nên đủ thấp cho pin xe hơi), vì vậy có thể bạn muốn thay đổi ngưỡng lên đến 4V hoặc hơn. Nó thêm một chút miễn nhiễm tiếng ồn. Thường thì bạn sẽ thấy một loạt Zener trong các mạch công nghiệp vì lý do này, nhưng tôi nghĩ chỉ cần thay đổi điện trở 2: 1 là ổn trong trường hợp này.

— Spehro Pefhany

@SpehroPefhany LOL về những kẻ ngốc tự loại. Nhận xét bổ sung duy nhất là thời gian phản hồi. Với giá trị điện trở và nắp tương đối lớn, OP có thể muốn chắc chắn rằng mạch phản ứng đủ nhanh cho ứng dụng. Anh ấy đặc biệt đề cập đến việc lọc thông thấp nên có lẽ anh ấy đã xem xét nó, nhưng không thể kiểm tra kỹ.

— John D

Tôi đã tự thiết kế một mạch rất giống nhau khi tôi cần một số đầu vào "chắc chắn". Tuy nhiên, tôi đã sử dụng R1 = R2 = 100k (thay vì 10k). Nó thực sự không mất nhiều dòng đầu vào để bão hòa Q1 với R3 = 10K. Giảm C1 theo cùng một yếu tố nếu bạn muốn giữ cùng tần số góc.

Nếu bạn muốn một số độ trễ để cải thiện các đặc tính chuyển mạch, bạn có thể xem xét đặt điện trở 100 between giữa bộ phát và mặt đất của Q1, sau đó buộc đầu dưới của R2 vào đường giao nhau đó.

— Dave Tweed
nguồn

+1 cho phương pháp thêm độ trễ. Thật đáng kinh ngạc những gì thì thầm tốt nhất của phản hồi tích cực có thể làm để làm dịu những đầu vào chậm và / hoặc ồn ào.

— Russell McMahon

Mạch có vẻ ổn cho việc sử dụng không quá đòi hỏi.
Ở thái cực, nó có thể nói lắp.

Đáp ứng tần số cho tín hiệu đầu vào và thời gian tăng và giảm chấp nhận được không được chỉ định và nếu cần phải biết quan trọng.

Vbe của Q1 sẽ kẹp cơ sở ở mức tối đa ~ = 1V.
Ibe có thể được giới hạn bằng cách sử dụng hai điốt từ ngã ba R1-R2 xuống đất và một điện trở nhỏ (giả sử 100 Ohm) từ điểm này đến cơ sở Q1 để các điốt kẹp các transitor Vin lớn đến khoảng 1,5 - 2 V và kẹp bóng bán dẫn nói 0,7V.
Ví dụ: Nếu một ổ đĩa tạm thời đầu vào 1000V, I_R1 = 100 mA.
Nếu hai điốt kẹp đầu dưới của đỉnh R1 nói 2V, thì dòng cơ sở là
(2V-Vbe) / 100R = 13 mA.
Giá trị có thể được điều chỉnh cho phù hợp.

Điện trở có xếp hạng điện áp độc lập với tản.
Ở điện áp rất cao, đánh giá điện áp của R1 trở nên quan trọng.
Độ phân tán trong R1 là ~ = V ^ 2 / R nên 1 watt ở 100V với R1 = 10K.
Ở mức tiêu thụ 1000V R1 là V ^ 2 / R = 1.000.000 / 10.000 = 100 watt.
Bạn không muốn có món quà đó lâu hay phải cung cấp một điện trở có thể xử lý trạng thái ổn định đó.
Điều này là không cần thiết cho ESD. Nếu bạn từng gặp tình huống điện áp rất cao thỉnh thoảng có thể xuất hiện trong hơn một phần nghìn giây, bạn có thể sử dụng đầu vào đã tắt trong điều kiện điện áp rất cao.

Thời gian đáp ứng IF không cần cao R1 có thể tăng giá trị để phù hợp với điều kiện điện áp cao hơn.

— Russell McMahon
nguồn