¿Protección contra sobretensiones para las entradas de ADC que miden la CC de las baterías y el suministro de conmutación?

Estoy trabajando en un circuito que detecta la presencia de CA y mide la salida de CC de una fuente de alimentación conmutada y una batería. Permanecerán dentro de una caja de metal con conexión a tierra pero en el campo, por lo que la red de CA ya está protegida por un varistor y el sensor de presencia de CA está optoaislado, así que supongo que eso es suficiente para la parte de detección de CA. Sin embargo, para las mediciones de CC, en mi prototipo solo estoy usando un divisor de voltaje resistivo para reducir la batería y los niveles de suministro al rango de ADC, pero me pregunto si también se recomendaría alguna protección. Las medidas se toman en las salidas de suministro de conmutación y de carga de la batería, por lo que ya están aisladas de alguna manera de la entrada de CA. No hay entradas de cableado o sensor provenientes del exterior de la caja de metal aparte de la red eléctrica de CA, por lo que,

Respuestas (2)

La forma típica de proteger las entradas ADC (y muchas otras entradas de alta impedancia) es tener una resistencia limitadora de corriente y diodos de sujeción en el pin. Muchos chips ya tienen diodos de sujeción dentro del chip, pero a menudo es útil tener algunos también afuera (especialmente cuando los diodos de sujeción integrados no tienen la documentación adecuada sobre sus especificaciones, que es la mayoría de las veces).

Su divisor de resistencia ya funcionará como una resistencia limitadora de corriente. Como regla general, desea que los valores de su resistencia sean tan altos como sea práctico, con algo en el vecindario de 10K a 500K siendo razonable.

A medida que las resistencias aumentan de valor, comienza a obtener efectos extraños de la capacitancia parásita (reduce su respuesta de frecuencia) y la corriente de fuga del ADC y los diodos (perjudica su precisión). Si no está seguro acerca de estas cosas, elija algo en el lado bajo de 10K a 500K. Si ya ha descubierto las matemáticas o está dispuesto a probarlo y ver si funciona, entonces vaya con algo más alto.

Habría un diodo entre GND y la entrada. Y otro diodo entre la entrada y VCC. Si tiene una señal que va + y -, entonces conecte un diodo al riel V+ y el otro al riel V-. Oriente los diodos de tal manera que funcione (gire los diodos y nada funcionará). Coloque los diodos entre su ADC y el divisor de resistencia.

Funciona así... Si recibe un pico de voltaje, los diodos lo redirigirán a un riel de alimentación y no directamente al chip. La resistencia limitadora de corriente, duh, limitará la corriente a algo razonable. Desea que la corriente esté limitada por varias razones: 1. No desea tanta corriente que los diodos exploten. 2. No desea que entre tanta corriente en los rieles de alimentación que afecte la regulación de voltaje de ese riel.

Con esta configuración, el voltaje máximo en el pin de entrada será VCC + la caída de voltaje directo del diodo. Y el voltaje mínimo en la entrada será GND, la caída de voltaje directo.

Hay cientos o miles de diodos apropiados para esto. El BAV99 es solo uno de muchos, pero es bueno para comenzar a mirar.

Una buena regla general es que, a menos que el ADC tenga diodos de protección internos que se describan explícitamente como para uso en condiciones normales, o haya hablado con un ingeniero del fabricante del ADC y le haya preguntado específicamente sobre el uso de los diodos de sujeción integrados, debe diseñar su hardware como si no estuvieran allí en absoluto. No puede hacer suposiciones sobre la durabilidad o confiabilidad de los diodos de protección integral a menos que haya hablado específicamente con el fabricante sobre ellos, o la hoja de datos sea explícita sobre sus propiedades.
gracias david Dado que los ADC medirán voltajes de CC que varían lentamente, no necesito preocuparme por la respuesta de frecuencia, por lo que las resistencias utilizadas limitarán muy bien la corriente (toman hasta 48 V y la reducen a 1,1 V), por lo que Supongo que los diodos recomendados serán suficientes entonces. Me preguntaba si el hecho de que la caja estará en un campo abierto debería haber otras medidas de protección EMI además de la jaula de Faraday intrínseca proporcionada por la caja de metal conectada a tierra... jeje.
@Claudio La protección EMI siempre es un problema, y ​​no existe una jaula de Faraday perfecta para ningún dispositivo electrónico ÚTIL. Siempre hay agujeros y / o cables que entran o salen de un dispositivo, lo que estropea cualquier efecto de jaula de Faraday que tenga. Un buen blindaje nunca reemplaza el enrutamiento de PCB, la terminación de señal, la protección y el filtrado adecuados.

1) Spark Gaps cortará la electricidad estática de mayor voltaje, pero aún no es lo suficientemente baja, pero aún así son GRATIS. http://www.carousel-design.com/SparkGap.html

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