Достаточно ли защиты от электростатического разряда и перенапряжения для моей схемы АЦП?

В настоящее время я создаю устройство регистрации данных для мониторинга аккумуляторных батарей, содержащих 8 литиевых элементов. Устройство будет периодически регистрировать напряжения всех 8 ячеек, а также регистрировать температуру, собранную с 3 термисторов. В моем устройстве установлен микроконтроллер серии STM32L.

На данный момент я пытаюсь выяснить, какой должна быть входная цепь для АЦП. Из-за высокой мощности системы и наличия в ней двух больших промышленных двигателей, которые подвержены различной нагрузке, я предполагаю, что аккумуляторная батарея будет подвергаться высоким скачкам напряжения и тока. Я буду прослушивать каждую ячейку и подключать ее к своему устройству.

Что касается защиты, я провел некоторое исследование и обнаружил, что мне, вероятно, следует изучить TVS и фиксирующие диоды в качестве средств защиты. Входной диапазон, который необходимо измерить, составляет 0-32 В. Я предположил следующую схему:

введите описание изображения здесь

Диод TVS — SMAJ33A ( http://www.littelfuse.com/~/media/electronics/datasheets/tvs_diodes/littelfuse_tvs_diode_smaj_datasheet.pdf.pdf ) с напряжением зазора 33 В и максимальным напряжением фиксации 53,3 В при 7,5 А ( Ипп). Я не уверен, как выбрать диод TVS (и нужен ли он мне вообще!), поэтому я был бы очень признателен за любые советы по этому поводу. Что касается фиксирующего диода, я следую защите входа АЦП? . Я выбрал двойные диоды с барьером Шоттки Bat54S. Это должно обеспечить защиту от перенапряжения.

Как вы думаете, достаточен ли мой выбор защиты цепи для этого приложения? Любые советы будут действительно оценены. Спасибо!

Убедитесь, что ваши защитные диоды не протекают
Ток утечки составляет 1 мкА при напряжении зазора (33 В) в соответствии с техническими данными TVS. Достаточно ли этого, чтобы повлиять на показания АЦП?
Я согласен с другими участниками, удалите диоды, но также удалите TVS, это может выйти из строя только при перегрузке, но не принесет большой пользы. Только убедитесь, что R1 может выдержать ожидаемые выбросы (т. е. не выбирайте 0603 или аналогичный) и переместите C1 на вход операционного усилителя, фильтрует чем раньше, тем лучше для электромагнитных помех, а также помогает шунтировать выбросы.
Спасибо. Если я выберу 0805 мощностью 0,5 Вт, надеюсь, этого будет достаточно?
Проверьте максимальное напряжение резистора и способность к перенапряжению с вашим ожидаемым перенапряжением. Побочные примечания 1. Резисторы часто плохо определяются AFA по их способности к перенапряжению, вы можете выбрать конкретный резистор с характеристикой перенапряжения (у всех поставщиков есть определенные продукты) или провести тесты и обоснованные предположения о «нормальных» резисторах. Первые ненамного дороже обычных, но может оказаться трудно гарантировать, что сборщики купят именно тот номер детали, который вы выбрали. Многое зависит от того, что позади. 2. Очень часто самой сложной частью является угадать, каким может быть ожидаемый скачок напряжения, в случае сомнений придерживаться какого-либо подходящего стандарта IEC.

Ответы (1)

Самый важный компонент, который должен быть там, это R1, и он составляет 100 кОм, так что все готово. Любая микросхема, включая AD820, уже имеет на входе диоды для защиты от электростатического разряда. Вы добавили параллельно им дополнительные диоды BAT54, это не помешает, но они и не особо нужны.

Эти внутренние (на чипе) диоды ESD будут защищать чип в достаточной степени, пока вы ограничиваете ток, что вы делаете с помощью R1.

TVS D2 будет предлагать дополнительную защиту только до тех пор, пока есть что-то (например, последовательное сопротивление), ограничивающее ток. Если входного напряжения достаточно, чтобы заставить D2 работать, но ток каким-то образом не ограничен, D2 самоуничтожится.

Итак: в целом ваша схема выглядит хорошо для меня, вы можете удалить некоторые компоненты, если хотите сэкономить, но она также будет работать так, как сейчас.

Большое спасибо за ваш совет! Я удалю диоды BAT54, как вы объяснили, в них действительно нет необходимости. Для диода TVS D2, насколько я понимаю, он будет бесполезен, если я не добавлю перед ним последовательный резистор? если бы я добавил, скажем, резистор 1k, этого было бы достаточно?
TVS полезен только в том случае, если вы хотите, чтобы он позаботился о слаботочных всплесках и т. Д. Но, как я уже упоминал, защиты R1 и встроенной защиты от электростатического разряда микросхемы AD достаточно, вам действительно не нужен этот TVS. . TVS может быть полезен, если ваша конструкция требует, чтобы R1 имел гораздо более низкое значение, например 1 кОм. Но 100 кОм, которые у вас есть, в основном заботятся о том, чтобы ток никогда не превышал опасные значения.
Ладно, думаю, теперь я понял. Таким образом, на самом деле в микросхему AD уже встроены ограничивающие/TVS-диоды, однако мы можем подавать на входы только очень небольшой ток, так что мой большой резистор 100 кОм устанавливает достаточно большое ограничение тока? Проведя немного больше исследований, похоже, что отраслевым стандартом является IEC 61000-4-2. Если я возьму стандарт 8 кВ, то ток ограничен (8 кВ/100000) = 80 мА (похоже, он все еще слишком высок для этого), но правильно ли это?
Кроме того, я проверил таблицу данных STM32, и похоже, что он также имеет защиту от электростатического разряда на всех контактах. Также я проверил техническое описание STM32, и в нем говорится: «Электростатический разряд (ESD) (положительный и отрицательный) применяется ко всем контактам устройства до тех пор, пока не произойдет функциональное нарушение. Этот тест соответствует стандарту IEC 61000-4-2». Означает ли это, что было бы безопасно от электростатического разряда, если бы я удалил буфер операционного усилителя и RC-фильтр и просто установил резистор 100 кОм между открытым входом пользователя и сигнальным выводом АЦП?
Да, ВСЕ ИС имеют защиту от электростатического разряда, она им нужна. Без него внутренние схемы были бы слишком легко повреждены. Да, ваш расчет 80 мА верен. Но такой импульс ЭСР 8 кВ очень короткий . Когда импульс электростатического разряда попадает непосредственно на контакт микросхемы, может протекать до 4 А. Да, это 4 А. Но встроенная защита от электростатического разряда рассчитана на это. Так что на самом деле импульс 80 мА - это ничто.
Означает ли это, что было бы безопасно от электростатического разряда, если бы я удалил буфер операционного усилителя и RC-фильтр и просто использовал резистор 100 кОм. Что касается защиты от электростатического разряда: да, поскольку STM32 уже имеет встроенную защиту от электростатического разряда, резистор 100 кОм будет просто защитите его еще больше. Если вы достигнете 8 кВ с этим, я не уверен. Может случиться так, что небольшой резистор на 100 кОм будет «дугать», я имею в виду, что он не может выдержать импульс 8 кВ. Решением было бы поставить 2 или более резистора последовательно, например, 4 * 20 кОм, и не использовать наименьший тип. Вам нужно будет посмотреть рейтинги резисторов от электростатического разряда.
Что касается операционного усилителя и фильтра: он все еще может понадобиться, не для электростатического разряда, но если АЦП требуется некоторый входной ток (если он не имеет очень высокого входного сопротивления), сигнал может нуждаться в буферизации. Также может помочь некоторая фильтрация. Если АЦП STM32 имеет высокий входной импеданс, вы также можете сделать RC-фильтр с резистором 100 кОм и небольшим конденсатором для заземления на входном контакте АЦП.
Большое спасибо за вашу помощь, я определенно многому научился!. Я думаю, что буду хранить буфер и фильтровать, просто чтобы быть уверенным. Последнее, что вы сказали о том, как вы сказали, что разряд электростатического разряда может вызвать ток до 4 А - это, предположительно, при гораздо более высоком напряжении, чем 8 кВ, верно?
Удар электростатического разряда может привести к протеканию тока до 4 А...намного более высокое напряжение, чем 8 кВ... Нет, не всегда. Это зависит от используемой модели / спецификации ESD, см. e2e.ti.com/support/interface/f/138/t/359524 . Обратите внимание, что в модели IEC 61000-4-2 используется резистор 150 Ом. Если конденсатор заряжается до 2 кВ и разряжается через 150 Ом, мы уже можем получить пиковый ток выше 4 А. Но поскольку этот импульс тока будет очень коротким (емкость 150 пФ быстро разряжается), энергия в импульсе не такой уж большой. Диоды ESD в микросхеме должны проводить этот ток.
Я вижу, хорошо. Таким образом, мой резистор на 100 кОм ограничивает ток до 20 мА в случае модели IEC 6100-4-2, что, надеюсь, должно обеспечить разумные меры против электростатического разряда. Я буду использовать устойчивые к перенапряжениям резисторы 100k. Спасибо за вашу помощь!
Я буду использовать устойчивые к перенапряжениям резисторы 100k. Это отличная идея. Спасибо за вашу помощь! Не за что :-)
Достаточно ли защиты от электростатического разряда и перенапряжения для моей схемы АЦП?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 5v