Jump to content

    
man1

FAQ: защита дискретных и аналоговых входов, Выборка из истории форума

Recommended Posts

резисторы имеют ограничение не только по мощности, но и по рабочему напряжению.

1-ваттный объемный резистор или минимум два СМД 1206 последовательно из соображений рабочего напряжения.

Разумеется, мощности нужно просчитать отдельно. Это что-то около 300кОм в сумме, не менее.

Share this post


Link to post
Share on other sites

post-267-1430387621_thumb.jpg

Покритикуйте пожалуйста схему защиты дискретного входа.

При помощи данной схемы хотелось бы защитить дискретный вход от попадания на него напряжения 24-35В, при этом речь идет не о случайном попадании такого напряжения на вход, а о преднамеренном.

Использоваться данная защита будет в приборе который устанавливается в автомобиле, поэтому защита от 220В не рассматривается, т.к. такого напряжения там просто нет (кроме случаев использования инверторов 24-220В).

Резистор R1 подтяжка входа, номинал выбран согласно рекомендациям производителя датчиков которые подключаются к данному входу. В качестве датчиков используется или геркон или датчик с выходом открытый коллектор (коммутация входа осуществляется на минус питания).

Смущает в данной схеме работоспособность участка F1-R2-VD3. Не получится ли так что при напряжении на входе Input 1 на уровне 24-35В цепь F1, VD3 не сработает (не разорвется самовосстанавливающийся предохранитель F1) и на выходе данной цепи напряжение будет на уровне 6,8В ?

Будет ли правильно работать цепь R13 -VD12 для удержания напряжения на уровне 3В (что бы обеспечить "слив" лишнего напряжения через VD5 на стабилитрон VD12)?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Во-первых, лишних деталей перебор, а кроме того, прямое нарушение требований к типовому минимальному току подтяжки типовых выходов ОК, герконов и т.п.

 

Со входа последовательно резистор 1 кОм, далее ограничитель SMAJ10A на общий провод, к нему катодом стандартный диод (BAS16, 1N4148 и т.п.), анод диода через 1 кОм — к цифровому плюсу ("+3 В" и т.п.), с этого 1 кОм через последовательно 10 кОм — на базу PNP (BC857 и т.п.), коллектор которого через 10 кОм — на общий провод. На этом всё — т.е. сигнал с коллектора подключается напрямую к микроконтроллеру.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Схема похоже на бездумное дёрганье из интернета. Если опустить некоторые моменты с возможным убийством прибора, чтобы защитить буфер, т.е. исправим их, то хочеться обозначить следующее: если всё это делать компонентами 0603, то всё это будет бездумно в квадрате.

 

По теме(уже неоднократно обсосанной): защитить вход КМОП ИМС от напряжения 24-35 В можно двумя путями:

1. подешевле - резистор(один, простой резистор) сопротивлением 24-36 кОм или близкий: в зависимости от возможностей самой ИМС.

2. подороже - добавить после резистора саппрессор.

 

Всё.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Схема похоже на бездумное дёрганье из интернета. Если опустить некоторые моменты с возможным убийством прибора, чтобы защитить буфер, т.е. исправим их, то хочеться обозначить следующее: если всё это делать компонентами 0603, то всё это будет бездумно в квадрате.

 

По теме(уже неоднократно обсосанной): защитить вход КМОП ИМС от напряжения 24-35 В можно двумя путями:

1. подешевле - резистор(один, простой резистор) сопротивлением 24-36 кОм или близкий: в зависимости от возможностей самой ИМС.

2. подороже - добавить после резистора саппрессор.

 

Всё.

Отрицать не буду, схема сделана на основе обсуждений как на данном форуме, так и на других.

Т.е. при помощи резистора ограничить ток на уровне 1мА, а защитный диод на входе внутри самой ИМС "лишнее" сбросит на питание 3В (в моем случае) ?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Т.е. при помощи резистора ограничить ток на уровне 1мА

да. точное значение тока обычно в документации на ИМС указывается. так и называется - максимальный ток через защитные диоды. и, надо не забывать, что этот "1 мА" кто-то должен расходовать. Т.е. если у вас на этой линии питания(3В) нет столько потребителей, то лучше выбрать вариант 2(с сапрессором).

Share this post


Link to post
Share on other sites
да. точное значение тока обычно в документации на ИМС указывается. так и называется - максимальный ток через защитные диоды. и, надо не забывать, что этот "1 мА" кто-то должен расходовать. Т.е. если у вас на этой линии питания(3В) нет столько потребителей, то лучше выбрать вариант 2(с сапрессором).

А чем изначально плох тот вариант что я выложил в своем первом посте ?

Я его спаял на макетке в урезанном варианте (не ставил C2, R13, VD2, катод VD5 подключил на 5В), подавал на вход 24В, на точке анод VD5 - катод VD4 напряжение 5,1В.

Ничего не сгорело, греется F1, VD3 холодный.

Или это все избыточно очень и достаточно резистора с сапрессором?

 

 

Во-первых, лишних деталей перебор, а кроме того, прямое нарушение требований к типовому минимальному току подтяжки типовых выходов ОК, герконов и т.п.

 

Со входа последовательно резистор 1 кОм, далее ограничитель SMAJ10A на общий провод, к нему катодом стандартный диод (BAS16, 1N4148 и т.п.), анод диода через 1 кОм — к цифровому плюсу ("+3 В" и т.п.), с этого 1 кОм через последовательно 10 кОм — на базу PNP (BC857 и т.п.), коллектор которого через 10 кОм — на общий провод. На этом всё — т.е. сигнал с коллектора подключается напрямую к микроконтроллеру.

А в чем нарушение требования к типовому минимальному току подтяжки выходов ОК ? Я ориентируюсь на то что написано в прилагаемой производителем к датчку документации (а в ней на схеме указан номинал резистора 100кОм). Какой там конкретно датчик холла стоит я не знаю, т.к. он залит в корпусе датчика и из корпуса выходит 3 провода.

Схему интересную Вы привели, встречал тут на форуме похожую но без транзистора.

Share this post


Link to post
Share on other sites
да. точное значение тока обычно в документации на ИМС указывается. так и называется - максимальный ток через защитные диоды.

Беда только в том, что этот ток указан при выключенном питании. А при включенном питании как правило указано, что напряжение на входах не должно выходить за пределы -0.3В и +Vcc+0.3V. Какие при этом токи могут течь через защитные диоды, наверное, вы догадываетесь.

 

Дотошные люди (не я), бывалыча, посылали в тексуппорт компаний прямой вопрос: какой ток через защитные диоды допустим во включенном состоянии? Ответы (если были ответы), помнится, разнились в зависимости от компании и находились в диапазоне от 0.1 до 0.5 мА.

 

Поэтому советы, которые вы даете, они из категории вредных советов.

 

Правильный ответ такой: на встроенные защитные диоды во включенном состоянии микросхемы полагаться нельзя, если это не оговорено черным по белому в документации. Для некоторых чипов оговорно. Например, для старинных микроконтроллеров ST6 допускалось, как я помню, подключение пина прямо к сетевому напряжению через резистор 1 МОм или более.

 

А в общем случае напряжение на входе должно быть таким, чтобы через встроенные защитные диоды протекал совершенно мизерный ток. Делается это при помощи внешних защитных диодов, включенных между землей и питанием, через них много тока можно пропустить, им ни черта не будет. А между этими внешними диодами и входом ставится еще один резистор, порядка 1...10к или более, при помощи которого как раз и гарантируется, что через внутренние защитные диоды почти ничего не течет.

 

И вообще непонятная страсть какая-то, ставить последовательно с КМОП входом относительно низкоомные резисторы. Ведь можно и 100к поставить, и 1 МОм, никакого от этого вреда нет, только окружающее пространство меньше будет нагреваться при перегрузках. Нет, в честь чего-то обязательно надо 24-36 кОм ставить.

 

А в чем нарушение требования к типовому минимальному току подтяжки выходов ОК ?

В том, что на длинный провод, соединяющий датчик со входом, наводятся помехи. Чем длинней провод- тем больше. Чем ближе он лежит к сетевым проводам - тем больше.

 

И главная защита от наводок - это сравнительно низкоомный резистор подтяжки. Через него наведенные помехи "уходят в землю". Чтобы вызвать ложное срабатывание, помехи должны "пересилить" резистор подтяжки. Чем более низкоомный резистор, тем трудней его "пересилить", тем меньше ложных срабатываний в условиях сильных помех.

 

А на столе в лаборатории можно почти чего угодно в подтяжку ставить, все будет работать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Беда только в том, что этот ток указан при выключенном питании. А при включенном питании как правило указано, что напряжение на входах не должно выходить за пределы -0.3В и +Vcc+0.3V. Какие при этом токи могут течь через защитные диоды, наверное, вы догадываетесь.

 

Дотошные люди (не я), бывалыча, посылали в тексуппорт компаний прямой вопрос: какой ток через защитные диоды допустим во включенном состоянии? Ответы (если были ответы), помнится, разнились в зависимости от компании и находились в диапазоне от 0.1 до 0.5 мА.

Из описания 74hc14

LIMITING VALUES

In accordance with the Absolute Maximum System (IEC 60134); voltages are referenced to GND (ground = 0 V).

SYMBOL PARAMETER MIN. MAX. UNIT CONDITIONS

VCC supply voltage −0.5 +7 V

IIK input diode current VI < −0.5 V or VI > VCC + 0.5 V − ±20 mA

Никаких оснований полагать, что ток входных диодов указана для выключенного питания. Наоборот, явно указано что для случая VI > VCC + 0.5 V.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Ведь можно и 100к поставить, и 1 МОм

без проблем. затуманился ум и выдал сопротивление под максимальный ток. вы правы - резисторы лучше с большим сопротивлением поставить.

 

Поэтому советы, которые вы даете, они из категории вредных советов.

я так не думаю.

для чего те диоды? для защиты. зачем нужна защита, которую нельзя использовать? правильно - такая защита не нужна. следовательно утверждение "использовать защитные диоды нельзя" ложно.

 

что этот ток указан при выключенном питании.

допустим. а почему это так? тут всё просто - документация на эту одну микросхему, а не на всё устройство, которое будет собрано. и ток могут указывать с учётом того сколько энергии способен поглотить кристалл с учётом выросшего напряжения питания, вызванного притоком дополнительного тока через защитные диоды. потому я и указал, что этот ток кто-то должен "скушать".

 

А чем изначально плох тот вариант что я выложил в своем первом посте ?

схема с ошибками и очень избыточна. вам же не надо гасить высокие напряжения и поглощать уйму энергии. вот для себя ответьте: на кой там предохранитель на 100 мА, который наверняка самовосстанавливающийся с током срабатывания 0.2-0.3 А? Зачем вы хотите рассеивать столько энергии?

ФНЧ. В нём есть смысл если вы измеряете частоты и хотите сузить диапазон частот входного сигнала, чтобы не нагружать процессор. Состояние входа с подавлением дребезга можно определять программно по таймеру либо используя аппаратные таймеры с поддержкой функции подавления дребезга. Так, помимо элементов на плате, вы сэкономите ещё и на потребляемой энергии(если используйте "сон").

Защитные диоды и ещё один саппрессор. А вы знаете что первый саппрессор через себя пропустит входное отрицательное напряжение?

Ой сколько уже текста... Всё, последний аспект - буфер-презерватив. При вашем способе использования буфера вы можете защитить три входа. Идём в ближайший магазин:

1. 74HC14D - 0.13 уе

2. 2N7002 * 3 - 0.03 уе * 3 => 0.09 уе. А ещё не жрёт энергию и более удобно при разводке.

 

Чуть не забыл важную деталь. +5 - VD1 - R1 - F1 - R2 - R3 - VD5 - VD12. Ток приблизительно 10-20 мкА. Немного? Но абсолютно бесполезно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

что этот ток указан при выключенном питании.

допустим. а почему это так? тут всё просто - документация на эту одну микросхему, а не на всё устройство, которое будет собрано. и ток могут указывать с учётом того сколько энергии способен поглотить кристалл с учётом выросшего напряжения питания, вызванного притоком дополнительного тока через защитные диоды. потому я и указал, что этот ток кто-то должен "скушать".

Вы ошибаетесь. В выключенном состоянии - это ток, который способен выдержать защитный диод. Во включенном состоянии - этот ток, который может вызвать срабатывание паразитной тиристорной структуры, составной частью которой являются эти защитные диоды. Обычно этот ток на порядок или два меньше того, который способен выдержать сам диод.

 

После срабатывания паразитный тиристор закорачивает шины земли и питания микросхемы. Если источник питания маломощный, то питание резко проседает, устройство перестает работать. Если источник питания мощный, он выжигает всю микросхему.

 

Внешние диоды способны выдерживать намного большие токи (типично порядка 1 А, а не 20 мА). Кроме этого, они не являются частью паразитного тиристора.

Share this post


Link to post
Share on other sites
я так не думаю.

для чего те диоды? для защиты. зачем нужна защита, которую нельзя использовать? правильно - такая защита не нужна. следовательно утверждение "использовать защитные диоды нельзя" ложно.

Защита защите рознь Если эти диоды предназначены для защиты микросхемы от статики, не нужно злоупотреблять их наличием и экономить на внешних. Внешние стоят сущие копейки, зато несравнимо надёжнее.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Обычно для защиты входа МК от переполюсовки и перенапряжения используется классическая схема с двумя диодами:

post-83207-1450100999_thumb.png

 

Что смущает в этой схеме - при превышении напряжения ток будет идти в иточник напряжения 3.3В. Непонятно, как отнесется источник к тому что в него будут вливать ток, а не только брать с него.

 

Да и зачем эти два диода если достаточно одного стабилитрона, как на этой схеме:

post-83207-1450101004_thumb.png

 

Подскажите пожалуйста, почему применяют именно два диода? Чем хуже схема со стабилитроном? Ведь со стабилитроном проще, ток от перенапряжения не идет в источник, а замыкается самим стабилитроном, а от переполюсовки стабилитрон работает как диод.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.