Zaprojektowałem następujący obwód do połączenia sygnału 12-20 V z mikrokontrolerem działającym na 3,3 wolta. Sygnał ma wartość 20 V lub obwód otwarty.
Chcę, aby obwód był jak najbardziej sprężysty. Powinien być w stanie obsłużyć EMI i ESD.
- R1 ma ograniczyć prąd i polaryzować tranzystor.
- C1 ma zaimplementować filtr dolnoprzepustowy.
- R2 służy do ściągnięcia podstawy tranzystora i rozładowania kondensatora C1, wejście 20 V to albo 20 V, albo obwód otwarty.
- D1 służy do ochrony tranzystora przed ujemnym napięciem w bazie.
- R3 oznacza wyciągnięcie szpilki mikrokontrolera.
Wszelkie uwagi i ulepszenia dotyczące tego obwodu są mile widziane.
Pytanie poboczne: Jakie maksymalne napięcie dodatnie ten tranzystor może tolerować. Arkusz danych podaje szczytowy prąd podstawowy wynoszący 100mA. Jeśli podstawa jest utrzymywana na 0,7 wolta, wówczas napięcie wejściowe może wynosić nawet 1000 woltów (10 kiloomów * 100mA). Ale jeśli napięcie wejściowe wynosi 1000 woltów, dzielnik potencjału czyni napięcie podstawą o wartości 500 woltów. A maksymalna Vcb zgodnie z arkuszem danych wynosi 60 woltów.
źródło
Odpowiedzi:
Dla mnie wygląda dobrze. Odwrotna dioda D1 to dobry pomysł. Jeśli masz minimum 12 V, możesz nieco zmniejszyć R2. Obwód ten ma próg może 2 V, możesz łatwo o połowę R2 lub podwoić R1.
W przypadku chwilowego ekstremalnego przepięcia napięcie emitera bazowego (z tendencją do przodu) nie wzrośnie powyżej wolta, nawet przy 100 mA. Wygląda jak kolejna dioda odwrotnie równoległa do D1. Jedną z zalet BJT w tej aplikacji. Ograniczeniem jest bardziej napięcie znamionowe R1.
Jeśli chcesz wziąć pod uwagę utrzymujące się przepięcie, być może będziesz musiał wziąć pod uwagę moc znamionową R1. Jeśli jakiś idiota podłączy go do sieci (zwykle możemy założyć, że około 240 V prądu przemiennego jest największym napięciem, idioci będą mieli zbyt duży dostęp - idioci z dostępem do wyższych napięć są rodzajem problemu samowy eliminującego), wówczas R1 rozproszy prawie 6 W, więc musiałby być fizycznie dużą częścią. Możesz rozwiązać ten problem, zwiększając wartość R1, aby można było użyć mniejszej części.
źródło
Sam kiedyś zaprojektowałem bardzo podobny obwód, kiedy potrzebowałem „wytrzymałych” wejść. Jednak użyłem R1 = R2 = 100k (zamiast 10k). Naprawdę nie potrzeba dużo prądu wejściowego do nasycenia Q1 z R3 = 10K. Zmniejsz C1 o ten sam współczynnik, jeśli chcesz zachować tę samą częstotliwość narożną.
Jeśli chcesz, aby histereza poprawiła charakterystykę przełączania, możesz rozważyć umieszczenie rezystora 100 Ω między emiterem Q1 a masą, a następnie powiązanie dolnego końca R2 z tym złączem.
źródło
Obwód wygląda OK dla niezbyt wymagającego użycia.
W skrajnych sytuacjach może się jąkać.
Odpowiedź częstotliwościowa na sygnał wejściowy oraz dopuszczalne czasy narastania i opadania nie zostały określone i, jeśli to ważne, należy je znać.
Vbe z Q1 zablokuje podstawę przy ~ = 1V max.
Ibe można ograniczyć, używając powiedzmy dwóch diod od złącza R1-R2 do uziemienia i małego rezystora (powiedzmy 100 Ohm) od tego punktu do podstawy Q1, aby diody zacisnęły masywne transjenty Vin do około 1,5 - 2 V i podstawę zacisków tranzystora powiedzieć 0,7 V.
Przykład: Jeśli stan przejściowy napędza napięcie wejściowe do 1000 V, I_R1 = 100 mA.
Jeśli dwie diody zaciskają dolny koniec R1 na górze, powiedzmy 2V, wówczas prąd bazowy jest wtedy
(2V-Vbe) / 100R = 13 mA.
Wartości można dostosować do własnych potrzeb.
Rezystory mają wartości znamionowe napięcia niezależne od rozpraszania.
Przy bardzo wysokich napięciach ważna jest ocena napięcia R1.
Rozproszenie w R1 wynosi ~ = V ^ 2 / R, więc 1 W przy 100 V przy R1 = 10 K.
Przy 1000 V R1 rozproszenie wynosi V ^ 2 / R = 1 000 000/10 000 = 100 W.
Nie chciałbyś mieć tego prezentu na długo ani dostarczać rezystora, który poradzi sobie z tym stabilnym stanem.
Nie jest to wymagane w przypadku ESD. Jeśli kiedykolwiek zdarzyło Ci się, że bardzo wysokie napięcie może czasami występować przez ponad milisekundy, możesz użyć przełączanego wejścia, które wyłącza się w warunkach bardzo wysokiego napięcia.
JEŻELI czasy reakcji nie muszą być wysokie, R1 można zwiększyć, aby dopasować się do warunków wyższego napięcia.
źródło