Tengo una entrada de interruptor que necesito proteger contra errores de cableado a la alimentación de la batería de 12 V, cableado inverso a la alimentación, ESD y transitorios.
Intenté usar un circuito de diodo Zener para manejar la sobretensión:
Diodo de dirección con simulación de circuito de protección Zener
El problema es que la corriente de "saturación" del diodo Zener es lo suficientemente alta (3mA a 5.1V) que "pierde" demasiada corriente para que la resistencia pull-up de 10k se mantenga al día. Entonces, en lugar de ser levantado, la señal se queda baja:
Bajar la resistencia de pull-up lo suficiente como para que pudiera seguir el ritmo del Zener no funcionó. Creó un divisor de voltaje con la resistencia de límite de corriente inversa de 300 ohmios, por lo que no obtendría una buena lógica alta.
Noté que la corriente siempre fluye hacia afuera ya que se trata de un interruptor, así que intenté usar un diodo normal en la línea de señal en lugar del Zener:
Simulación de circuito de protección de diodo unidireccional
Esto parece funcionar en la simulación, pero no lo he visto antes. ¿Hay alguna razón para no usar un diodo en línea para proteger una entrada?
El diodo no debería interferir con el funcionamiento normal porque la corriente siempre fluye desde la resistencia pull-up hacia el interruptor. Es un diodo Schottky, por lo que la caída de voltaje es lo suficientemente pequeña como para no exceder el máximo para un nivel lógico bajo (0.8V).
Si lo entiendo correctamente, su problema es evitar que la entrada sea 'detectada' cuando se activa la polaridad o alguna otra protección ...
El enfoque del diodo no es incorrecto en sí mismo, pero piense en el voltaje de ruptura que necesitaría en cada condición.
Su enfoque es un buen comienzo. Una buena manera de mejorar la resiliencia a varios tipos de ruido es requerir algo de corriente en el terminal (si es posible). La solución definitiva, por supuesto, es el optoacoplador (que a veces puede ser más económico que una red de protección completa).
Las entradas de MCU están basadas en CMOS, por lo que tendrían fugas en el orden de nA. Esto podría causar problemas con las fugas, como ha visto. Sin embargo, si pones el PNP BJT más barato antes, por ejemplo, has resuelto dos grandes problemas:
ESD y los transitorios son mucho menos problemáticos, un componente bipolar ya que la robustez solo es superada por un trozo de cable;
Dependiendo de la resistencia base, necesitará unos 100 µA o algunos mA de corriente para fluir activamente para cambiar la entrada, por lo que la mayoría del ruido acoplado capacitivamente es derrotado;
Como beneficio adicional, la unión BE ya es el diodo que quería usar para protección.
También tenga cuidado con la clasificación de abrazadera efectiva de su zener/tv: el muy popular USBLC6 tiene un voltaje de separación de 5 V pero un voltaje de abrazadera de 12-17 V (dependiendo de la gravedad del transitorio). Eso podría sobrecargar los diodos de abrazadera de la MCU (verifique la clasificación en la hoja de datos).
Otra cosa, más en el lado 'funcional' de la cosa: el uso de un filtro RC produce una señal lenta, verifique que su MCU lo maneje sin oscilaciones ni sobrehundimiento: a las entradas CMOS no les gustan exactamente los voltajes intermedios, si puede configurar un schottky desencadenar en la entrada que sería el mejor curso de acción
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