El interruptor BJT NPN no se apaga completamente bajo ciertas condiciones

Mi primera publicación aquí, soy relativamente nuevo en electrónica y este es mi primer proyecto que estoy tratando de lograr por mí mismo.

En primer lugar, algunos antecedentes de lo que estoy tratando de lograr. Estoy tratando de construir un emulador de CD para VW Golf MK5 y hacer que use un módulo bluetooth. He solucionado el emulador y la parte del bluetooth, mi único problema ahora es el interruptor del transistor.

Tengo este circuito:Diagrama de circuito

Tenga en cuenta que U4 (JST-XH-04) se conecta a un regulador de voltaje de CC-CC de 12 V a 5 V, no he marcado el regulador en el esquema. VCC es 12V.

Tanto el VCC como la señal provienen de la radio, VCC siempre está encendido, incluso con el automóvil bloqueado y sin llave; sin embargo, la señal es de alrededor de 11 V cuando la radio está encendida (cambia entre 12 y 11 dependiendo de si el motor está funcionando o no) y está apagado cuando la radio está apagada.

Ahora, si conecto U4 GND y 5V a un USB (fuera de una fuente de alimentación o puerto USB de la computadora) y conecto J1 Signal a otro puerto USB (5V), todo funciona exactamente como se esperaba (nota: el módulo bluetooth no tiene suficiente energía para reproducir canciones en este estado, ya que la resistencia base se eligió para 12-11 V, sin embargo, todavía se enciende y se conecta al teléfono, al igual que arduino). Entonces, usando 2 cables USB y conectándolos a las líneas de 5V, GND y Signal, este circuito funciona exactamente como lo esperaría: cuando la señal es baja, el circuito está apagado, cuando la señal es de 5V, el circuito se enciende.

Sin embargo, cuando lo conecto en el automóvil, alrededor del 70% de las veces el circuito no se apaga por completo. Al principio pensé que podía ser una base flotante, así que la conecté a tierra a través de una resistencia (debería haberlo hecho desde el principio, pero más vale tarde que nunca...).

Luego pensé que podría ser un transistor malo, pero ahora he probado 4 diferentes. También intenté cambiar el colector por el emisor, por si acaso me equivoqué, pero la resistencia se convirtió en humo con bastante rapidez cuando lo intenté, por lo que la polaridad también es correcta.

Solo me queda 1 idea: de alguna manera, el arduino se conecta a tierra a través de CLK/MOSI/DATAIN, y el circuito se completa de esa manera. ¿Qué debo comprobar para confirmar/descartar esta posibilidad?

¿Me estoy perdiendo de algo? Alguien tiene mejores ideas?

Nuevamente, este es mi primer proyecto en el que estoy tratando de resolver las cosas por mi cuenta, por lo que mi terminología o enfoque estarán lejos de ser perfectos, pero les agradezco cualquier ayuda.

El circuito está disponible en https://easyeda.com/binginsin/rcd300-cdc . Cualquiera es bienvenido a agregarlo.

ACTUALIZACIÓN: realicé algunas pruebas y encontré resultados interesantes: en mi configuración de 2x USB, conecté CLK / MOSI / DATAIN a tierra sin conectar la señal. Esto terminó encendiendo el circuito, por lo que el Arduino simplemente se conecta a tierra a través de sus pines digitales ... Haré algunas mediciones en el automóvil tan pronto como tenga la oportunidad. Verificaré si alguna de las líneas CLK / MOSI / DATAIN tiene una conexión a tierra (chasis del automóvil) cuando la radio está apagada. Espero que tenga una conexión a tierra con una resistencia bastante alta. Si ese es el caso, ¿cómo me aseguraría de que el arduino no se conecte a tierra a través de los pines digitales? ¿Es eso posible? ¿Mi arduino es un fiasco?

Tenga cuidado de no activar una condición de bloqueo con entradas fuera de Vdd Vss en ningún momento. el interruptor de tierra puede ser riesgoso con las entradas conectadas
Dainius, una presentación detallada del problema. Aunque descubrí que leerlo tomó un poco más de trabajo de lo que deseaba. Pero la escritura es mejor que la mayoría de las presentaciones aquí, lo admito, y aprecio todo el trabajo que pusiste en esto antes de escribirlo. Así que +1 por eso. Daría más, pero no puedo. De todos modos, ¿sabe que un NPN puede conducir como un diodo con polarización directa desde la base hasta el colector? Eche un vistazo a su circuito con eso en mente. Rastree su +11 a través del NPN hasta el Arduino. ¿Atas los dos terrenos juntos? ¿Coche y suministro +5?
¿Está utilizando la conexión USB incorporada del arduino para encenderlo? ¿Dónde está la GNDseñal de tu 4 ¿conectado a? Al conectar la conexión a tierra de arduino a la conexión a tierra de la radio a través de un emisor común, es posible que sin querer esté amplificando el ruido de la conexión a tierra de la radio a la conexión a tierra de arduino. También podría considerar conectar ambos terrenos a través de un condensador únicamente.
Gracias por la consideración, Tony, según otra sugerencia, probablemente modificaré mi circuito de transistor para cambiar el suministro en lugar de tierra, lo que debería evitar el bloqueo. @jonk, tienes razón, tiendo a explicar demasiado las cosas, trataré de hacer mis publicaciones más concisas en el futuro. El voltaje en la base (después de la resistencia) nunca será más alto que el voltaje en el colector, por lo que no debería ser un problema, que yo sepa. La conexión a tierra del automóvil se conecta a la "entrada a tierra" del convertidor CC-CC, mientras que todo el circuito utiliza la conexión de "salida a tierra" del convertidor. No estoy seguro si eso los vincula.
@vtolentino, No, estoy usando los pines VCC y Ground del Arduino. U4 es un convertidor dc-dc, tiene conexión a tierra y salida a tierra. GND de J2 (esta es la conexión a tierra de la radio) se conecta a la bandera GND (entrada a tierra) en U4 y la salida a tierra se usa para conectar a tierra todo el circuito. No estoy muy seguro de lo que quiere decir con emisor común o conectando ambas tierras a través de un condensador.

Respuestas (1)

Sí, la conexión SPI tiene una conexión a tierra que está anotada en su diagrama, ¿es a esto a lo que se refiere? Además, tenga en cuenta que nunca bajará su transistor a 0 Vce, por lo que su suministro de 5 V ahora es solo de 4,5 V o menos, dependiendo de la corriente.

Si está utilizando un suministro de CC-CC aislado (para evitar un bucle de tierra) para su suministro de 12 V a 5 V, está frustrando el propósito al cambiar el lado bajo del suministro aislado de Arduino usando la señal de su radio. Por esta razón, podría considerar cambiar el lado de suministro de CC-CC en lugar del lado de salida.

También puede cambiar al lado alto si cree que la conexión a tierra de Arduino está causando un problema, pero agrega un PNP adicional. Básicamente, use la señal de encendido/apagado de 12 V de la radio para impulsar un emisor común NPN que puede impulsar un transistor de lado alto PNP para su suministro de 12 V. El objetivo final es limitar la conexión galvánica entre su audio/Arduino y el automóvil a solo el AGND y los cables de señal (¡sin bucle de tierra!).

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Gracias por la respuesta. No estoy seguro de qué quiere decir con que SPI tiene una conexión a tierra, Ground on J2 se conecta al convertidor DC-DC. En realidad, no estoy seguro de si el convertidor está aislado y solo lo estoy usando para reducir el voltaje de suministro. La idea de PNP es realmente buena, si no suministro voltaje al circuito, no tiene posibilidad de encontrar otra "tierra" para completar el circuito, así que gracias por eso.
banggood.com/… Este es el tipo de convertidor DC-DC que estoy usando. No dice que esté aislado en ninguna parte, y no tengo suficientes conocimientos de electrónica para saber si lo está. Además, los bucles de tierra son un misterio para mí en este punto, traté de entenderlos varias veces, pero no llegué a ninguna parte. Lo intentaré de nuevo, gracias. Se actualizará sobre el progreso una vez que modifique mi circuito de interruptor.
Use un multímetro para ver cuál es la impedancia entre la tierra de suministro y la tierra de salida en su módulo convertidor DC-DC. Si está conectado, entonces no está aislado. Un bucle de tierra es cuando hay más de una ruta de retorno a tierra para la señal de audio, en este caso habría una a través de su radio en el cable de audio y posiblemente otra a través de su fuente de alimentación al chasis del automóvil. Ese bucle puede causar zumbidos y zumbidos.
Ahh ya veo. Es un paso directo a tierra en el DC-DC, por lo que no está aislado. Estoy bastante seguro de que no tengo bucles de tierra para el audio, ya que es claro, sin zumbidos ni zumbidos, por lo que debería estar bien allí. Gracias por la explicación.
Además, antes de rehacer su circuito, puede intentar reducir el valor de esa resistencia de 100k a 10k. La señal de 12 V debería poder superar eso fácilmente y garantizará que el transistor se cierre.
El interruptor BJT NPN no se apaga completamente bajo ciertas condiciones
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