Здравствуйте. Есть такая задача: подключить вход микроконтроллера к бортовой сети авто, т. е. определять, если ли там напряжение или нет. Конкретнее - подключаться будем к выводу АСС (accessory) замка зажигания, чтобы понимать, повёрнут ли ключ. Т. е. на входе 11-15 В с помехами и пиками до 100 В, в т. ч. обратной полярности, а на выходе должно быть 3.3 В или 5 В, например. Или хотя бы 10-12, но уже без диких помех.
Главная проблема - схема должна работать надёжно, а не до первого пика обратной полярности. Временно сделал на оптроне безо всякой фильтрации, тестировал пока только от аккумулятора. Уверен, что когда начну ездить - он долго не проживёт, т. к. знаю, как легко дохнут в авто незащищённые осветительные светодиоды. Отсюда вопрос: можно ли, например, взять регулятор напряжения (типа LM817), на вход ему - диодный мост (для пиков обратной полярности) и LC-фильтр, а с выхода снять уже более-менее отфильтрованное напряжение для управления оптроном или затвором MOSFET? Или LM тоже не выдержит таких издевательств?
Вообще, какие самые простые и надёжные решения для приведения напряжения в бортовой сети к очищенному виду, пригодному для управления различными ключевыми элементами (оптронами, затворами МОСФЕТов)? Тока 1-2 мА на выходе такой схемы хватит с головой.

И ещё один, косвенно связанный вопрос: есть ли недорогие MOSFET, которыми можно коммутировать бортовую сеть авто без предварительной фильтрации? Т. е. у меня есть нормальный, чистый управляющий сигнал для затвора, но коммутировать я хочу бортовую сеть со всеми её прелестями. Ток - 2-3 А. Можно, конечно, взять реле, но хотелось бы именно транзистор.

Заранее спасибо за советы новичку в схемотехнике

перестаньте баловаться.

1) ставится делитель из резисторов. верхний - 100кОм, нижний - сколько вам надо исходя из порога срабатывания; параллельно нижнему - конденсатор для примитивной фильтрации;
2) со средней точки сигнал прямо на вход процессора или компаратора;
3) среднюю точку шунтируем двумя диодами, на землю и питание процессора или компаратора соответственно.

А можно с этого места поподробнее? Для чего диоды, как их выбрать, и не выбьет ли их скачками напряжения?

диоды не дают напряжению на выводе подняться выше питания и опуститься ниже земли
это bav99, к примеру
не выбьет, тк все "скачки напряжения" отделены от диодов 100кОм`ым резистором

Спасибо, это очень интересный вариант. Единственное, что - сомнения насчёт 100К, не многовато ли? У меня был недавно негативный опыт с этим самим микроконтроллером: надо было плавающий вход притянуть к земле, потому что он определялся как "1". Поставил 100К на землю - не помогло. Поставил 10К - не помогло! Только 1К резистор исправил проблему. Что довольно странно, т. к. не может быть входу МК нужен такой большой ток, но - факт.
Cмогу ли в такой схеме параллельно с входом МК ещё активировать силовой мосфет вроде IRF530?

схему покажите

не понимаю - рисуйте схему

Контроллер не из классических x51 случайно был? Насколько помню, у них нет верхнего транзистора в портах, все ноги портов - открытый сток с встроенной подтяжкой к питанию, поэтому и нет явного перекключения ног на ввод и вывод.

Нечего показывать. Просто беру провод длиной сантиметров 15 и через резистор 1К соединяю им вход МК с землёй. Если больше 1К - вход регистрируется как "1".


Вот, нарисовал предложенную вами схему. Правильно ли?
К ней, параллельно входу МК, дорисовал транзисторный ключ. Будет работать, или слишком большое сопротивление? Обратите также внимание на подтягивающий резистор на затворе - как я понимаю, без него нельзя, т. к. ключ может не выключиться, если ему некуда разрядиться.




Нет, STM32F3 и F1. Не знаю, как у него внутри порты устроены, но в коде я должен явно задать направление порта при его инициализации. Порт 5V-tolerant.

поясните за транзистор. что, по вашему, он тут делает?

Коммутирует нагрузку, обозначенную на схеме словом Load. Говорю же, мне ещё надо сигналом АСС (12 В) включать кое-какую электронику. Хочется убить одним камнем двух зайцев, запитав вход МК и силовой транзистор одной и той же схемой, чтоб поменьше нагромождать элементов.
Транзистор выдерживает на затворе до 20 В. Не знаю, может, ему достаточно будет в цепи затвора ограничивающего резистора и суппрессорного диода. Но, опять же, если всё равно есть схема конвертора уровней для МК, то почему бы прямо к ней не подключиться.

И ещё вопрос: нет ли смысла вместо обычного диода Д1 поставить суппрессор (трансил)?

а нагрузка расположена вне устройства?
сигнал "АСС" это только управление? от чего тогда вы её хотите питать?

Нагрузка находится вне рассматриваемой схемы, если я правильно понял ваш вопрос. АСС (клемма Accessory на замке зажигания) - управляющий сигнал, а транзистор коммутирует бортовую сеть (аккумулятор, если хотите) на нагрузку.

Посему этот транзистор ни нафиг не нужен. "Нагрузка" подключается прямо к ACC.

BAV99 - диоды для поверхностного монтажа. Не подскажете аналог в выводном корпусе? Или просто поясните, на какие характеристики обратить внимание при выборе, потому что для меня все диоды одинаковые.



Нет, транзистор нужен, это часть составного электронно-управляемого ключа. Задача - замыкать / размыкать транзистор в зависимости от наличия АСС. Она очень похожа на задачу управления входом микроконтроллера, поэтому и решения этих двух задач я хочу максимально объединить. Уже подобрал транзистор с подходящими параметрами и низким напряжением активации затвора.
Перефразирую: в принципе, можно прямо с замка и взять эти 12 В, но это будет криво. У меня проложена к нагрузке короткая двухпроводная выделенная линия питания прямо от аккумулятора, толстым проводом и со своим предохранителем. Именно её я хочу коммутировать.

какой ток нагрузки предполагается? защита от КЗ нужна?

2 А постоянно, 3-3.5 в пике. Защита не нужна - есть предохранитель на 3 А.

в схеме блок питания есть? какое напряжение?

Не понял вопроса.
Нужен простейший (насколько возможно без потери надёжности) электронный ключ, который просто скоммутирует питание куда надо. Я не хотел бы "затачивать" его под конкретную нагрузку.

в вашей схеме микроконтроллер от какого напряжения питается?
и есть ли ещё другие напряжения?

Импульсный БП выдаёт +5 В, а к нему подключена плата МК, на которой стоит преобразователь в 3.3 В (линейный, я думаю). Можно взять и +5, и +3.3. Но есть нюанс: этот транзистор, который я дорисовал к предложенной вами схеме, будет наглухо обесточивать всё вышеописанное, а при подаче АСС должен замыкаться, запитывая БП, который запитывает МК, который начинает опрашивать свои входы и делать работу.
Другими словами, ключ не может питаться ничем, кроме АСС.

Еще раз - транзистор НЕ нужен. От слова совсем.

Я могу видеть только схему. Схема НИЧЕГО общего тем, как Вы описываете не имеет. Нарисованный на схеме танзистор не нужен.

Согласен, в таком виде, как нарисован на схеме - не нужен. А на самом деле нужен. Что там транзистор коммутирует - совершенно не важно; важно, что его затвор должен активироваться АСС.

А то что он у Вас сдохнет от те-же многосотвольтовых выбросов в питании того, что он будет коммутировать это тоже не важно?
Что Вы вдруг озаботились защитой одного входа и не думаете ни о защите по питанию ни о защите выходов?

Надеялся, что удастся подобрать транзистор, который не сдохнет. Есть такие, которые допускают 100 В напряжения сток-исток.
Например, IRL520NPbF.

Нашёл подходящий прибор - защищённый smart switch Infeneon, у них целая линейка таких. Например, BTS141. Но дорогой, зараза (а мне надо бы два параллельно)! Попробую сначала обычный полевик IRF + суппрессорный диод на 18В.

Правильной дорогой идете. Сейчас есть ключи гораздо интересней.


Зачем, вам нужен ток 25А? А если и нужен поставьте один но более мощный.

Нет, на самом деле, мне хватит одного 7-амперного ключа. Но тогда мне нужно ломать голову над тем, как подавать два управляющих сигнала на вход одного ключа, не сломав источники этих сигналов при наличии напряжения на обоих.


Можно пример? Ничего интереснее не нашёл, но ещё ж надо знать, что искать.

Из этой серии http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/auir3314.pdf

поставьте один более мощный

логическое или? в простейшем случае-2 диода.

Мне хватит мощности практически любого силового ключа, даже SMD. Просто 2 параллельных ключа - самая тривиальная реализация логического ИЛИ.

Именно так. Мелькала мысль про диоды, но как-то это подозрительно просто. Простые схемотезнические решения у меня никогда не работают. Если возьму интеллектуальный выключатель, то попробую с диодами, т. к. покупать 2 - дороговато.




Спасибо, надпись Automotive grade радует. Цена, правда, совсем не радует, а ещё меньше радует непонятная токовая обратная связь на входе. Попробую найти такой же, но с нормальным logic level input, и поменьше мощностью.
P. S. Просмотрел всю линейку intelligent high-side switches IR - не нашёл подходящего прибора (который может управляться источником 3.3 В, и без непонятной фигни на входе). А вот Infineon отлично подходит.

Вам их сколько надо 2шт.? если так не вижу проблем с ценой.

Где вы обнаружили токовую связь на входе? перечитайте даташит еще раз. И почему у него не нормальный logic level input?
Решите наконец что вам нужно верхний ключ или нижний, а то вас кидает то в жар то в холод.
Да, и зачем вам два ключа которые открываются одновременно?

По-хорошему, 1 нужен. Цена - ну, смотря с чем сравнивать, конечно. Купить можно, но 1 доллар и 5 долларов - всё-таки разница.
Знать бы, что будет чётко работать и не сгорит - конечно, надо покупать и всё.


На входе какой-то current feedback c внешним резистором, причём я не увидел в даташите объяснения, что это вообще такое и зачем.
Верхний или нижний - без разницы, насколько я понимаю. Мне просто надо замыкать/размыкать цепь. Но верхний проще для понимания (как и транзистор с N-каналом).
Два ключа не нужно, нужен один с двумя входами, объединёнными по ИЛИ. Два раздельных ключа - просто самая тривиальная реализация такой логики, но сначала я попробую всё-таки подключить оба сигнала на один ключ, изолировав сигналы друг от друга диодами.

Нет там такого на входе!

PROGRAMMABLE CURRENT SENSE HIGH SIDE SWITCH Эта фраза не о чем не говорит?

Не правильно понимаете, тем более с N каналом.

Зачем, чего этим хотите добиться?

Для чего?


Не вижу разницы при одной штуке!
Да и стоит он дешевле. http://eu.mouser.com/Search/Refine.aspx?Keyword=AUIR3314

Во, нижний ключ и дешевле http://www.irf.com/product-info/datasheets...a/auips1031.pdf

И еще http://www.mouser.com/ds/2/389/CD00239317-470437.pdf

Например, двунаправленный ограничитель (порядка SMCJ60CA и т.п.) и далее от переполюсовки — либо пассивно диод, либо активно NMOS.


На практике такие пожелания оборачиваются ускоренным разорением на рекламациях, потому что КЗ выдержит механический контакт, защищённый плавким предохранителем, да и то не факт, а электроные ключи однозначно должны проектироваться с защитой, т.е. никак не голый транзистор, а схема из нескольких десятков деталей.

ОК, скажу по-другому: там на входе какая-то неведомая фигня, даже не описанная в даташите.


Нет, кроме того, что PROGRAMMABLE и CURRENT SENSE мне явно не нужно.


Спасибо за замечание, разбираюсь. Насчёт N-канала я не ошибся. Что значит high-side и low-side я не знал, только догадывался интуитивно. Сейчас почитал определения - догадался я правильно. Но теперь я не понимаю, почему тр-р с N-каналом почти всегда рисуют между нагрузкой и землёй, а не между плюсом и нагрузкой. Это из-за того, что напряжение на затвор должно подаваться относительно стока, что ли? Т. е. если напряжение на затворе выдаётся каким-нибудь МК относительно общей земли, то и сток должен сидеть на этой земле для нормальной работы прибора? Тогда, видимо, мне нужен low-side switch.


Один вход - АСС, второй вход - с микроконтроллера, который питается от сквозь этот же коммутатор. Подаём АСС - ключ замыкается, всё оживает, запускается МК и обслуживаемое им оборудование (которое тоже питается через коммутатор). Потом АСС выключается, но МК некоторое время держит свой выход - система продолжает работать уже без ключа на заглушенной машине. Наконец, спустя небольшое время оборудование завершает работу, МК снимает свой сигнал, коммутатор размыкается и всё наглухо гаснет до следующего включения зажигания - аккумулятор не расходует энергию на питание МК, когда это не нужно.


Согласен, главное - сделать, чтобы работало.


Вы думаете, я пытаюсь сделать что-то на продажу? Это характеризовало бы меня как крайне отвратительного менеджера и бизнесмена, если бы для такого дела я не нашёл инженера, который разработал бы мне нормальную схему!
Но я не бизнесмен, мне просто нужно устройство в моё авто для решения моей задачи. Один штука. Ну, конечно, менять это устройство хотелось бы не чаще 1 раза в год.


Спасибо, изучаю, что такое SMCJ60CA.


Они все на 5 В на входе расчитаны, а мне нужно 3.3 В.

Я уже вам писал определитесь что вам нужно, не понятно что ищете и что хотите сделать, на вопросы не отвечаете.

Я прекрасно знаю, что мне нужно. Только не знаю, как это лучше (проще, быстрее, надёжнее, дешевле) реализовать. По-моему, на все вопросы отвечаю. Ну разве что что-то пропустил случайно. На какой вопрос я не ответил?

По-моему, в предыдущем посте я полностью описал устройство. Как безопасно завести АСС на микроконтроллер и на интеллектуальный свитч мне уже нарисовали на первой странице, теперь осталось только выбрать модель свича, и придумать, как параллельно с выходом той схемы с первой страницы подать на него ещё один сигнал 3.3 В с выхода МК.

P. S. Да, лишний раз обдумать задачу никогда не мешает, особенно когда концепция периодически меняется. Понял, что мне уже и не нужно подавать АСС на вход МК, только на вход свича. А это всё меняет и делает предложенную на первой странице схему неприменимой, т. к. на входе свича (т. е. на выходе схемы) мне нужно напряжение 3.3-5 В, а такого напряжения у меня нигде нет, пока свич разомкнут. Всё по новой надо придумывать! Делитель напряжения + суппрессор или стабилитрон на 6 вольт?..

Все мои вопросы выше.

Ответил на все ваши вопросы, как смог. Вот ещё раз нарисовал то, что нужно получить:



Когда хотя бы один из двух входов активен, нагрузка должна быть подключена к питанию.

Это бесполезное знание, если планируете применить VNL5050, для которого потребуется уже полноценное поглощение импульса чем-то навроде LDP24, LDP01-30, SM8S26 и т.д.

Я думаю, возникновение ситуации load dump можно исключить.

Надо полагать, и переполюсовку тоже...

Тогда любой однонаправленный ограничитель, навроде SMAJ33A, параллельно питанию схемы.

Затем диодное "ИЛИ" с АСС и программного ключа, и далее через резистор 20 кОм — на вход любого самого простого автомобильного ключа, навроде VND14NV04.

Программный ключ, т.е. преобразователь из 3,3 В в 50 В — с ноги микроконтроллера на базу MMBT5551, в эмиттере 10 кОм, коллектор к +50 В через 10 кОм, с него на базу MMBT5401, в эмиттере 1 кОм, а коллектор — на диод первоначального диодного ИЛИ.

Да. Хотя не вижу проблемы воткнуть 1 диод последовательно.


С этого места вообще перестал понимать. Какие 50 В? Мне нужен преобразователь 12-15 В в ~5 для подачи на вход ключа. Думаю о высокоомном делителе на 3.5 + суппрессор вольт на 7-10 после делителя.

Как сказано выше, на VCC у Вас, даже без экстрима с отрывом аккумулятора, будут регулярно возникать 50 В, а значит, оно и равно 50 В, и вся схемотехника должна быть соответствующего вольтажа, т.е. на 60 В, и уговорить её не замечать пички не получится — почитайте про любой современный компонент для бортсети, все они как минимум на 60 В.

Ещё раз, для закрепления пройденного материала — нет в автомобилях никаких 12 В ±0% и никогда не было.

Это понятно. непонятно про преобразователь 3.3 В в 50 В.

Чего ж непонятного-то? Ну тогда покажите нам, как Ваш микроконтроллер собирается управлять нижним ключом, будучи им же отключаемым и оставляемым подвешенным к +50 В.

Так. Давайте забудем про микроконтроллер, раз я не могу сформулировать всю задачу целиком так, чтобы меня поняли. Что конкретно мне нужно - это ключ с двумя входами, объединёнными через ИЛИ:
Вход №1 - стабилизированные +3.3 В;
Вход №2 - напряжение в бортовой сети.

С первым входом всё понятно, поэтому ещё более конкретный вопрос звучит следующим образом: как безопасно и надёжно подключить вход "умного" ключа к бортовой сети?

P. S. Нашёл статью о защите линий питания бортового оборудования авто. Вроде, есть ценные советы, попытаюсь разобраться.

Это и в самом деле затруднительно понять — ведь на последней редакции Вашей схемы нет аж ни рубильника ACC, ни самого ACC.


Ответ Вам давно дан в №42. Уж не знаю, что в тот момент случилось на самом деле, но выглядит это так, что преткнувшись о число 50 Вы напрочь забыли всё предыдущее, а перечитать собственную тему хотя бы раз попросту лениво.

Разве это существенно? Я стараюсь опускать ненужные детали, и без того не могу нормально сформулировать, хотя задача пустяковая.

Насчёт поста №42 - я видел этот ответ, но сначала не понял, а потом забыл. Надо было сразу переспросить.
Разве TVS-диод расчитан на такое применение? Мне кажется, тут стабилитрон нужен, а суппрессором можно подрезать самые пики, которые кратковременны (от 18 В, например)

На другом ресурсе мне предложили 2 решения. Что вы о них думаете?

1.

2.
На втором нарисованы суппрессоры, но это ошибка автора - по задумке это стабилитроны. Ну и транзистор, конечно, должен быть включен внизу, а нарисован вверху.

Задачу надо рассматривать целиком, а вы даже схему нарисовать нормально не можете, на вопросы не отвечаете, как думаете это существенно?

Ужас! Эти схемы не рабочие, то есть совсем.