Proteger un microcontrolador incluso en caso de conexión errónea

Question

Básicamente soy ingeniero informático y sólo tengo conocimientos básicos de electrónica y electricidad. También he buscado la solución, pero parece que sería mejor si lo pido a los expertos aquí...

Los microcontroladores están diseñados para funcionar sólo si se cumplen las características de entrada. Si se conecta mal, puede dañar la placa.

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Lo que intento conseguir es ( OUTPUT ) :

1. Digamos que quiero aceptar Point A como Positive Pole , que va a VCC
2. Digamos que quiero aceptar Point B como Ground Pole Que va a GND
3. Digamos que quiero aceptar Voltage accross A and B should be 5V

En cuanto a la INPUT :

1. El usuario tiene two wires coming from DC Battery 12V
2. El usuario tiene dos puntos : Point X and Point Y para conectar estos dos cables
3. No importa, sin embargo el usuario se conecta two wires coming from DC Battery 12V a Point X and Point Y ( Puede ser + o - al Punto X y restante al Punto Y)

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¿Cómo debo diseñar un circuito que toma por encima de X e Y como entrada y producir A y B como salida 5v a través, de modo que puedo salvar el micro-controlador, incluso si el usuario final se conecta por error los cables positivos y negativos. Muchas gracias de antemano.

Answer 1

Utiliza un puente rectificador antes de tu regulador de 12 V a 5 V.

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Figura 1. El puente rectificador BR1 rectificará (es decir, "corregirá") la tensión para que la polaridad de entrada no importe.

Answer 2

Puedes utilizar un puente rectificador, como han sugerido otras dos respuestas, sin embargo si estás en un entorno de automoción y tienes algún requerimiento de otras entradas y salidas eso probablemente no será lo ideal, porque no podrás tener una tierra común.

Otro método, que no permitirá que el dispositivo funcione si se conecta al revés, pero evitará que se dañe es algo así:

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

El mosfet de canal P del esquema de la izquierda conduce en sentido inverso cuando se aplica la energía en la dirección correcta (el diodo de cuerpo intrínseco está en paralelo con el canal). En sentido inverso, se bloquea. D1 protege la puerta del MOSFET y si tienes un MOSFET con un valor Vgs suficientemente alto el circuito utiliza muy poca corriente.

Del mismo modo, el circuito de relé del esquema de la derecha bloquea la tensión de entrada a menos que se aplique en la dirección correcta. D2 asegura eso. D3 absorbe la energía inductiva cuando el relé se cae.

Answer 3

Un puente de diodos rectificadores de onda completa, que son sólo 4 diodos, funcionaría para asegurar que la entrada de energía de polaridad inversa no importara.

Un regulador de voltaje después de eso se aseguraría de que su salida es de 5V.

Por supuesto, hay límites de voltaje para ambos, pero 12V es fácil de rectificar y regular hasta 5V. Debido a la caída de tensión a través del puente de diodos, el usuario final no podría introducir 5V o menos si su tensión objetivo debe ser de 5V.