Entrada de lógica digital con rango de voltaje de entrada muy ancha

Question

Estamos desarrollando un industrial de controles de producto que va a ser usado para monitorear la presencia o ausencia de voltaje que van desde 5V a 480V. Dado que la unidad será genérico y programable, esta entrada se puede utilizar en una variedad de maneras impredecibles.

El problema que he estado luchando con es cómo controlar una amplia gama de voltajes con un único diseño de circuitos. Por ejemplo, si conduce un acoplador óptico LED directamente, no puedo conseguir los 5V para encenderlo sin la 480V destruyendo. Reguladores de voltaje normalmente operan en mucho menor voltaje de 480 V, así que estoy en un dilema.

Los controles industriales soluciones que he visto de conseguir alrededor de este problema diciendo: "compra este otro modelo de alta tensión de entrada" o "comprar esta alta tensión de entrada del convertidor y agregar". Es que realmente la única solución aquí? Estoy tratando de hacer lo imposible? El aporte se agradece, sin juego de palabras!

Una posible pregunta relacionada con la

Answer 1

Usted debe ser capaz de hacer esto si usted piensa de esta tensión de entrada de la señal analógica. Atenuar por 100, y usted tiene algo en la 0-5 V gama. 5 V en los resultados en sólo 50 mV, pero que es todavía un montón lo suficientemente alta como para detectar por encima de cualquier razonable piso de ruido.

Podría ser una buena idea para ejecutar este en una micro para medir la tensión, a continuación, tienen el código de decidir si la tensión de entrada es realmente "presente" o no. Con tal de 100:1 rango, espero que no es tan simple como se acaba de comprobar si es de más de 4 V, por ejemplo, o no. El código ojalá pueda comprobar cuál es el nivel esperado es, tal vez vea que es bastante estable, o lo que sea. Tenga en cuenta que una línea que está a 480 V cuando "on", puede tener más de 5 V de ruido en él cuando está apagado. Creo que algo de lógica que hace mucho más que solo un tonto fija el umbral de comparación será útil.

Debido a la alta tensión, desea utilizar una alta impedancia divisor de otro, se va a disipar una cantidad significativa de energía. 1 MΩ parte superior de la resistencia y el 10 kΩ de resistencia inferior suena como que podría funcionar. Que no es de 1/4 W a 480 V, y por supuesto, mucho menos en baja tensión. También proporciona 10 kΩ impedancia de salida de la unidad de la entrada a/D con.

Answer 2

El divisor de tensión R1,R3 necesita crear alrededor de la tensión umbral de los Nmos, que es generalmente de alrededor de 0,7 V cuando la entrada es de 5V. El diodo Zener está ahí para proteger a los Nmos puerta, así que cualquier cosa por encima de la elegida voltaje Zener te cae directamente al suelo. Esto permite una muy amplia gama de entrada. R1 debe tener acerca de 1Mohm o mayor resistencia para evitar un exceso de flujo de corriente en el lado de entrada. La salida es un simple origen común amplificador inversor de salida. R2 debe ser adaptado a cualquier corriente de salida que usted desea, es decir Vdd/R2=I. asegúrese de Vdd NO es la misma que la señal de entrada. Debe estar en un nivel que M1 puede manejar.

La forma en que este circuito funciona es entre 0 y 5 Voltios del divisor de tensión no deben proporcionar un voltaje lo suficientemente alto para alcanzar el umbral de tensión de los Nmos. Por encima de 5 voltios de la tensión de umbral es alcanzado, el nmos se enciende y las unidades de la salida a tierra. Si la entrada se pone muy alto y el divisor de voltaje empieza a transmitir a través de muy alta tensión, el diodo Zener "entra en acción" y los límites de la tensión de entrada, en este caso 5V máx.

Los 5V umbral no es muy precisa como voltajes de umbral en los mosfets son propensos a variar dependiendo del proceso que se les hizo. Si una mayor precisión es necesario, me gustaría ir hacia un op-amp solución a menos que las soluciones digitales mencionados en las otras respuestas funcionan tan bien.

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Answer 3

Creo que su rango de voltaje será difícil de lograr con un circuito.

He hecho insumos industriales que eran robustos para las entradas en el rango de 0 a aproximadamente 50V. He utilizado un acoplador óptico LED como la de entrada. En lugar de utilizar una resistencia a la parcialidad del acoplador óptico he utilizado un regulador de corriente del diodo en frente de el LED que conduce a un aumento lineal de la disipación de energía en el sesgo de componentes como la tensión aumenta en lugar de un cuadrado en aumento como el que se obtiene con una resistencia.

He usado un poco diferente de la estrategia para la detección de altos voltajes con un optoacoplador. Voy a publicar el circuito de la que poco.

Answer 4

Limitación de corriente/regulación de los diodos es genial, me abordó un problema similar hace un tiempo por lo que pensé que iba a compartir mis conclusiones:

He utilizado un rectificador en varios limitación de la corriente de los diodos en serie para el control de un opto-aislador. El Semitec E-202 pasa de 0,5-2 mA a través de un rango de tensión de 0,5 a 100V. Seis E-202s en serie en un Vishay SFH618 Opto debe pasar de 0,5 mA con bastante facilidad (suponiendo que algo parecido a 3.3 V o 5V disponible para opto suministro).

No hay un montón de espacio de maniobra y su señal de salida será bastante pequeño, pero tiene muy buen aislamiento y fiable de detección de presencia/ausencia de tensión entre 4.5 V y 600 V (recuerde 480 Vrms le da 580Vdc de salida del rectificador).

Answer 5

TI tiene absolutamente una buena solución que puede ayudar a detectar hasta 350V CC. La idea es limitar la corriente por un resistor y el circuito de limitación de corriente adicionales:

Aplicaciones de alta tensión de interconexión para controladores de baja potencia