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有兄弟给我发消息,问电路中这个稳压管是不是不能这么用?为了大家能够看的更清晰,咱们把电路图单独拎出来看。如图,为了检测INPUT_AD电压值,通过两个电阻R146和R149分压,然后将分得的电压值送到单片机的IO口,用单片机的ADC进行电压检测。
然后我就问他:是在实际测试中遇到了什么问题吗?
回答:这个稳压管会影响我ADC采样的电压值,当我把稳压管拆下来,电压就正常了。
然后统计了两组数据,对比稳压管拆解前后的电压,具体数据如下表:采样的电压是不断波动的,当输入12V时,ADC电压误差还不是很大,仅仅相差0.012V,当时输入电压达到24V时,电压差值就达到了0.4V。当我看到问题的第一反应就很熟悉,基本就知道了原因,因为我也遇到过类似的问题。电路调试供电异常,发现有一颗不该被打开的MOS管打开了(点击文字可查看)
这个稳压管的主要作用是用来保护单片机的IO口,因为检测的电压是波动的,一旦波动太大,有可能超过单片机IO口的电压,一旦超过IO口能承受的电压,单片机就会损坏,所以加个稳压管可以起到保护的作用,而且加稳压管也是一种相对简单,便宜的方案。那为什么这个稳压管影响这么大呢?在回答这个问题之前,我们先来看看下面这个电路,请问大家图中电压V1是多少伏?基础一般的同学可能会说,因为二极管反向,没有电流流过,V1被10K拉低,所以V1=0V。他们可能忽略了二极管一个比较重要的参数,反向漏电流,所以其实V1是有电压的,二极管的漏电流越大,V1电压越高。
半导体中,漏电流是不可避免的。凡是有PN结的地方都有漏电流,当二极管承受反向电压时,虽然理论上应该完全截止,但实际上并不是完全理想的截止状态,会有微弱的电流漏过去,这个电流我们叫漏电流。
电路中稳压二极管的型号是MM3Z3V3,参数如下,当反向电压为1V时,漏电流为20uA。
既然找到了原因,那怎么解决呢?
有人提议,直接将稳压二极管加在输入电压INPUT_AD,但输入电压是波动的,直接在这里放置稳压二极管可能不太好,最好在ADC接口处进行稳压。
我们实际应用中更多的是更换稳压二极管,于是我让这位兄弟尝试更换一个漏电流更小的稳压二极管,果然就好了。
虽然问题好像是解决了,但是仍然不完美,有两个疑问值得被深究:1、数据得出有稳压二极管时,输入电压越大,ADC电压误差也越大,电压误差值从0.012V到0.4V,这个电压是怎么得来的,有没有一些具体的计算?2、ADC引脚处稳压二极管的选型,漏电流到底为多少比较合适?uA不行,一定要na级别的吗?另外,对于单片机ADC引脚的防护,大家还有没有其它更好的方案?
最后,再啰嗦一句,我之前一个公司有个很好的习惯,隔一段时间大家把不同工程师手上做的项目拿来分享,主要分享容易踩坑的地方,这样可以避免同一个错误大家都犯,所以搞硬件经验很重要。
也希望各位工程师们能够分享出你的故事,跟王工一起讨论,互相学习,利用公众号这个平台让更多的人收获经验,多避雷,少踩坑。

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