为什么撬棒配置中的齐纳二极管会降低输入电压?

电器工程 齐纳
2022-02-02 06:39:47

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

我正在尝试连接一个齐纳二极管,以便为一个电路添加一些保护措施(保险丝“撬棍”),该电路包括一个回路供电的氧传感器,其输出由 GHI Cobra ADC/Analog In 读取。其想法是,如果传感器短路导致其输出电压为 12V,则传感器输出(和 ADC 输入)与地之间击穿电压为 4.7V 的齐纳二极管将使 12V 电流远离 ADC 足够长的时间保险丝熔断,因为 Cobra 引脚上的限制为 5V。

但是,我发现当我放入齐纳二极管时,它会降低 ADC(现在的电压表)读取的电压,例如,从 4.38 伏降至 3.98 伏。当我用普通二极管更换齐纳二极管只是为了测试时,电压没有下降。是什么赋予了?齐纳二极管可以用作“撬棒”,这样它就不会改变传感器输出侧的电压吗?齐纳二极管安装时环朝向 ADC 侧。电子商店说它有 4.7V 击穿,但我不知道如何测试。

2个回答

齐纳二极管的反向电压不会随着电流的增加而出现急剧拐点,因此齐纳二极管将在远低于其额定电压的电压下传导数毫安。在这种情况下,假设您的微控制器的输入阻抗很高,则不需要保险丝。顺便问一下,什么是“GHI Cobra”?

我建议用 4.7k 电阻替换保险丝并使用 5.1V 或 5.6V 齐纳二极管。最好能减小 ADC 输入的正常工作范围,以使最大预期电压约为 4V……也许可以通过将 250 欧姆电阻更改为 200 欧姆。然后齐纳二极管的软拐点不会影响您的测量,并且您正在给齐纳二极管一点空间来开始传导。

虽然根据欧姆定律,ADC 引脚上似乎没有过压,但是,我们需要避免什么情况?

TVS二极管是个不错的选择。每种类型的 MCU 都有一个最大电源电压,最佳工作电压低于最大电压,高于工作电压。但如果考虑浪涌电压的极性,两个TVS二极管串联方向相反。

还有另一种方法,您可以使用两个二极管来保护 ADC 端口,例如 1N4148。一个二极管连接在 VCC 和 ADC 引脚之间,另一个连接 ADC 引脚和 GND。最好在两个二极管的 ADC 引脚和结之间使用一个电阻连接。实际上,这是MCU内部保护端口的常用方法,是可扩展性的增强。

如果可以接受,使用光耦隔离是最好的选择。但它非常复杂。