Защита входа внешнего АЦП от переполюсовки.

[U-M]

Здравствуйте. В вопросе именно защита от переполюсовки, а не от превышения входного напряжения или защита от статики.

Исходные данные: АЦП MCP3021. Для его питания в 5 вольт используется изолированный DC-DC из линейки AM1D на 5 вольт на выходе. IIC у АЦП также оптоизолирован. Напряжение для оцифровки только в диапазоне 0...5 вольт, постоянки.

На входе АЦП стоит резистор на 10к, подтягивающий вход к земле.
Из даташита видно, что на вход АЦП можно подать от -0,6 до +0,6 вольт к уровню VDD.

Конструкция разъемов для подключения исключает физически переполюсовку. Но только на этом конце, у АЦП. Что могут натворить на том конце непонятно.

Вопрос простой - чем бюджетно защитить вход АЦП от переполюсовки, без снижения верхней границы диапазона в 5 вольт (на том конце чуть поддать до 5.6 вольт или чуть выше не получится).
Ну и собственно, если прилетела переполюсовка, то есть стойкая мысль, что изолированный DC-DC прикажет также долго жить...

[vlasovzloy]

Вход надо защитить или питание? Вход кмк уже защищен должен, там сама структура транзисторов переходов что диоды как бы есть в самой микре, ну тем более через резистор 10 килоом не сожгет имхо

Добавлено after 1 minute 51 second:
А блин у тебя к земле резистор, надо его увеличить до 100 например и последовательно с входа ацп резистор на измеряемую схему

Добавлено after 1 minute 13 seconds:
А стоп, даже тот можешь оставить резистор. Порежь дорожки и от микры смд впаяй резистор на вход

Добавлено after 2 minutes 6 seconds:
Хоть даже 1 килом должно хватить, но лучше больше

Добавлено after 5 minutes 40 seconds:
Ну еще можно сдвоенный smd диод шоттки напаять прямо на вход микры чиобы совсем надежно

[АлександрЛ]

Вот так пойдёт? Можно ещё резистор между существующим резистором и входом микросхемы (точкой соединения диодов) добавить- чтобы ток через диоды ограничить в случае превышения входного сигнала "разрешенного уровня"..

Вложения

ADC.png

(24.67 KiB) Скачиваний: 489

[U-M]

Спасибо за идею. Думаю самовосстанавливающия предохранитель добавить, благо коробчонка разных есть под рукой.

[АлександрЛ]

U-M писал(а):

Думаю самовосстанавливающия предохранитель добавить,

Бесполезно, любой предохранитель (сейчас) срабатывает после того, как выйдет из строя защищаемое им устройство..
Лучше резистор добавьте, на измеряемое напряжение он влияния не окажет- там входное сопротивление у АЦП большое, а вот диоды будут нормально работать..

зы.. Аналогичная схема из диодов, когда- то давно, справлялась с защитой АЦП от статических разрядов.

[U-M]

Понятно, согласен.

Сижу думаю - а нужен ли верхний диод D1 - ведь при правильном подключении, через него будет поступать напряжение на выход изолированного DC-DC. Хоть полярность и правильная, не будет - ли ему некомфортно? В даташите нифига нет на эту тему. Нашел только отзывы про эти серии, что они боятся перегрузки и КЗ и уходят в иной мир сразу...

[parovoZZ]

Лучше резистор добавьте, на измеряемое напряжение он влияния не окажет

и вместе с диодами образует RC фильтр.

[vlasovzloy]

Между входом и третей ногой ацп резистор 1 КилоОм предлагаю

[АлександрЛ]

U-M писал(а):

а нужен ли верхний диод D1 - ведь при правильном подключении, через него будет поступать напряжение на выход изолированного DC-DC. Хоть полярность и правильная, не будет - ли ему некомфортно? В даташите нифига нет на эту тему. Нашел только отзывы про эти серии, что они боятся перегрузки и КЗ и уходят в иной мир сразу...

одно и двухваттные DC/DC преобразователи,действительно, довольно дохленькие, от КЗ и перегрузки мрут как мухи..

У вас какое напряжение на входе АЦП ожидается? И какова максимальная частота?

[U-M]

Напряжение не более 5.0 вольт, частота 0 Гц будет.

[vlasovzloy]

0 небывает, это тогда и ацп не нужен. Померил один раз прибором и стоит как было стотыщмилионов лет

[jcxz]

U-M писал(а):

Сижу думаю - а нужен ли верхний диод D1 - ведь при правильном подключении, через него будет поступать напряжение на выход изолированного DC-DC. Хоть полярность и правильная, не будет - ли ему некомфортно? В даташите нифига нет на эту тему. Нашел только отзывы про эти серии, что они боятся перегрузки и КЗ и уходят в иной мир сразу...

Так вроде сами же писали, что: "не от превышения входного напряжения". Если превышение в принципе невозможно, то с чего ему станет "некомфортно"? Ведь этот диод всегда будет закрыт. И да - в этом случае он (D1) не нужен.

В даташите (на DC-DC) нужно искать на тему "запитка DC-DC от выхода". Некоторые DC-DC нормально работают в таком режиме, некоторые - не очень. Это для того случая, если подадите входной сигнал с выключенным штатным входным питанием DC-DC.

[КРАМ]

U-M писал(а):

Напряжение не более 5.0 вольт, частота 0 Гц будет.

Кроме диодной растяжки нужен еще ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ резистор ограничивающий ток. Точнее по феншую нужно ДВА резистора. Один между источником сигнала и растяжкой (примерно 510 Ом) и один между растяжкой и входом АЦП (примерно 51...100 Ом). Просто диодная растяжка на входе (тем более, если она не Шоттки, а обычный кремний) никакого результата не даст. Ток внутренних диодов АЦП многократно превысит ток внешних диодов.
Ну и общий вопрос.
Откуда приходит сигнал? Нужна схема источника в части ее гальванической связи с источником питания АЦП. Иначе могут быть самые печальные варианты.

[U-M]

В даташите (на DC-DC) нужно искать на тему "запитка DC-DC от выхода".

Даташит на DC-DC куцый какой то. И отзывов по работе с ним не особенно в интернете есть. pdf приложил для информации. Может не так ищу но нету про это в нем.

Кроме диодной растяжки нужен еще ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ резистор ограничивающий ток. Точнее по феншую нужно ДВА резистора.

Амм, эмм этож приведет с снижению верхнего порога входного напряжения менее чем 5.0 вольт? И скомпенсировать нечем...

Откуда приходит сигнал? Нужна схема источника в части ее гальванической связи с источником питания АЦП. Иначе могут быть самые печальные варианты.

Сигнал приходит от другого изделия. в Нем есть понижающий AC-DC Meanwell до 5 вольт (такой монолитный на печатную плату). От него питается микроконтроллер, который генерирует напряжение от 0 до 5 вольт. Эти 5 вольт идут к нашему устройству, поступают на вход АЦП MCP3021. С выхода MCP3021 IIC идет через SI8400 (гальваноразвязка ) к микроконтроллеру. Чтобы сделать гальваноразвязку MCP3021 и по питанию, применен DC-DC серии AM1D. С разных фаз переменки все работает, волшебный дым не появлялся. Помех нет. Единственное просто единственное но - у АЦП не указано как он себя ведет при переполюсовке, а переполюсовка возможна на исходящем изделии (там клеммы). На моем устройстве разъем с ключом - не так не подключить. И даже если приложить силу, то плата с разъемами оторвется от панели...

Добавлено after 4 minutes 34 seconds:

0 небывает

мой мир разрушен
Какая частота на клеммах "кроны" из Икеи? Не ноль получается?

Вложения

AM1D-Z.pdf

(953.63 KiB) Скачиваний: 152

[ST7FOX]

U-M писал(а):

Какая частота на клеммах "кроны" из Икеи? Не ноль получается?

не ноль. её просто нет. это не одно и тоже, особенно для программиста...

[КРАМ]

U-M писал(а):

этож приведет с снижению верхнего порога входного напряжения менее чем 5.0 вольт?

Нет, не приведет. Входной импеданс АЦП на порядки выше озвученных резисторов. У вас погрешность источника питания АЦП (он же источник опоры АЦП) будет много больше разрешения АЦП.

U-M писал(а):

в Нем есть понижающий AC-DC Meanwell до 5 вольт (такой монолитный на печатную плату). От него питается микроконтроллер, который генерирует напряжение от 0 до 5 вольт.

Вы ничего не сказали об источнике питания своей схемы.

[U-M]

Ааа, в своем стоит AC-DC 220-24 вольта. Из 24 потом DC-DC дает 5,0 для питания МК и из 5,0 для питания МК получаем через изолированный DC-DC 5 для АЦП.

[КРАМ]

U-M писал(а):

Ааа, в своем стоит AC-DC

В этом и проблема. AC-DC это такая неприятная штука....
В AC-DC имеется неприятная особенность связанная с паразитной или противопомеховой емкостью между первичной и вторичной обмотками трансформатора. И это может приводить к паразитному потенциалу питаемой схемы относительно земли промсети. Потенциал обычно совсем маломощный ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА, но может быть фатальным для схемы. При одном маааааленьком, но очень важном условии. Должно быть ДВА таких источника в системе. И именно так наблюдается у вас.
То есть если взять вольтметр переменного тока и измерить напряжение между общими шинами вашей схемы и схемы с источником сигнала, то можно с удивлением обнаружить весьма значительные величины, вплоть до 100 вольт на холостом ходу. Они слабенькие. Если соединить общие двух устройств, то потечет ток выравнивания равный единицам миллиампер. Он создаст некоторую помеху в виде падения на соединительном проводе, но не о ней речь. Если перепутать полярность ИЛИ ВКЛЮЧИТЬ ТОЛЬКО СИГНАЛЬНЫЙ провод (например при задержке коммутации при присоединении на лету), то ток выравнивания потечет уже В СИГНАЛЬНОЙ ЦЕПИ. И этот ток вполне может привести к защелкиванию входа со всеми фатальными последствиями.
Такшта вам придется позаботиться не только о полярности, но и безусловном примате общего над сигнальным при горячем соединении устройств.

[ST7FOX]

КРАМ писал(а):

В AC-DC имеется неприятная особенность связанная с паразитной или противопомеховой емкостью между первичной и вторичной обмотками трансформатора.

Меня всегда она смущала... но недостаток знаний требует доверять производителю.

[КРАМ]

ST7FOX писал(а):

доверять производителю.

В каком смысле доверять? Чтобы не убило? Или чтобы редуцировать помехи питаемой схемы? Это можно.
Но производитель AC-DC ничего не гарантирует, если сетевая сторона преобразователя не соединена с землей промсети в смысле потенциала питаемой схемы относительно сети.
И тут нечему доверять. Никто ничего не обещал.
ЗЫ. Это крайне важно помнить при проектировании сетей передачи информации на основе дифпар. Это RS422/RS485. Земля (общий провод) там категорически обязательна.