嵌入式分享合集94
一、單片機硬件電路設計
??減少后級電源對前級的影響，防止電源正負接反燒壞后級電路，防止電源關電時電流倒灌，但經過二極管有0.4V左右壓降，需要考慮經過0.4V降壓后會不會低于后級電路的正常工作電壓。
一、按鍵電路
R1上拉電阻：
????將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平，維持在不被觸發的狀態或是觸發后回到原狀態。(個人建議加上)
????C1電容：
????減小按鍵抖動及高頻信號干擾。(個人建議加上)
????R2限流電阻：
????保護IO口，防止過流過高電壓燒壞IO口，對靜電或者一些高壓脈沖有吸收作用。(個人建議加上)
????R2的取值100歐~10k不等，如果有設置內部上拉，該值不能太大，否則電流不足以拉低IO口。
????D1 ESD二極管：
????靜電保護二極管，防止靜電干擾或者損壞IO口。(這個根據PCB的成本及防護級別要求來決定添加與否)
二、外接信號輸入
?R3上拉電阻：
????將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平，維持在不被觸發的狀態或是觸發后回到原狀態。(如果外接的連接線比較長，芯片內部上拉能力比較弱，則建議加上。平時通信距離不長，有內部上拉則可以省略)
????C2電容：
????防止高頻信號干擾。(注意，如果輸入頻率信號比較大,C2容值要對應減少，或者直接省略C2)
????R4限流電阻：
????保護IO口，防止過流過高電壓燒壞IO口，對靜電或者一些高壓脈沖有吸收作用。(個人建議加上)
????D2 ESD二極管：
????靜電保護二極管，防止靜電干擾或者損壞IO口。(這個根據PCB的成本及防護級別要求來決定添加與否)
三、輸出電路繼電器
U1光耦：
????分離高低壓，防止高壓干擾，實現電氣隔離。
????D5 1N4148：
????續流二極管，保護元件不被感應電壓擊du穿或燒壞，以并聯的方式接到產生感應電動勢的元件兩端，并與其形成回路，使其產生的高電動勢在回路以續電流方式消耗，從而起到保護電路中的元件不被損壞的作用。
四、達林頓晶體管
?達林頓晶體管，小伙伴們一般常用于步進電機驅動，其實可以用于電機調速，大功率開關電路，驅動繼電器，驅動功率比較大的LED光源，利用PWM來調節亮度哦。
????R6、R7、R8電阻：
????用于限流，防止ULN2001損壞，導致高壓直接輸入到MCU的IO。（由于ULN2001D本身自帶2.7K電阻，這里的R6、R7、R8可以省略；如果某些驅動芯片沒帶電阻最好自己加上，具體情況可以查看選用芯片的數據手冊作決定）
????COM端接電源：
????當輸出端接感性負載的時候，負載不需要加續流二極管，芯片內部設計有二極管，只需 COM口接負載電源即可，當接其他負載時，COM口可以不接。
????在使用阻容降壓電路為 ULN2001D 供電時，由于阻容降壓電壓無法阻止電網上的瞬態高 壓波動，必須在 ULN2001D 的 COM 端與地端就近接一個 104 電容，其余應用場合下， 該電容可以不添加。?
五、運算放大器
???利用運放巧妙采集負載的當前電流，可以準確知道當前負載運行情況，有沒有正常工作，非常好用。
????GND2是負載的地端，通過R16電阻(根據負載電流的大小R16要選功率大一點的)接公共地，會有微小的電壓差。
????該電路是同相比例運算電路，所以采樣端的電壓=輸入端電壓*(1+R9/R11)=69倍的輸入電壓。大家可以根據測量范圍修改R9調節放大倍數。
六、MOS管
????控制電源輸出通斷：
七、輸入電源
如果電路成本比較緊張，可根據需要適當刪減元件。
????F1自恢復保險絲：
????過流保護，可根據實際負載電流調整閥值大小。
????D10 肖基特二極管：
????減少后級電源對前級的影響，防止電源正負接反燒壞后級電路，防止電源關電時電流倒灌，但經過二極管有0.4V左右壓降，需要考慮經過0.4V降壓后會不會低于后級電路的正常工作電壓。
????TVS管：
????輸入電壓過高保護，一般取正常輸入電壓的1.4倍。
二、壓敏電阻
“壓敏電阻"是一種具有非線性伏安特性的電阻器件，主要用于在電路承受過壓時進行電壓嵌位，吸收多余的電流以保護敏感器件。英文名稱叫“Voltage Dependent Resistor”簡寫為“VDR”， 或者叫做“Varistor"。壓敏電阻器的電阻體材料是半導體，所以它是半導體電阻器的一個品種。大量使用的"氧化鋅"（ZnO）壓敏電阻器，它的主體材料有二價元素鋅（Zn）和六價元素氧（O）所構成。所以從材料的角度來看，氧化鋅壓敏電阻器是一種“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半導體”。 在中國臺灣，壓敏電阻器被稱為"突波吸收器"或“電沖擊（浪涌）抑制器（吸收器）”。根據使用的目的不同，壓敏電阻可分為保護用壓敏電阻和電路功能用壓敏電阻。
壓敏電阻是一種限壓型保護器件。利用壓敏電阻的非線性特性，當過電壓出現在壓敏電阻的兩極間，壓敏電阻可以把電壓鉗位到一個相對固定的電壓值，從而實現對后級電路的保護。壓敏電阻的主要參數有：壓敏電壓、通流容量、結電容、響應時間等。
壓敏電阻的響應時間為ns級，比空氣放電管快，比TVS管稍慢一些，一般情況下用于電子電路的過電壓保護其響應速度可以滿足要求。壓敏電阻的結電容一般在幾百到幾千Pf的數量級范圍，很多情況下不宜直接應用在高頻信號線路的保護中，應用在交流電路的保護中時，因為其結電容較大會增加漏電流，在設計防護電路時需要充分考慮。壓敏電阻的通流容量較大，但比氣體放電管小。
壓敏電阻壓敏電阻器簡稱VSR，是一種對電壓敏感的非線性過電壓保護半導體元件。它在電路中用文字符號“RV”或“R”表示。
保護電阻：
（1） 區分是電源保護用壓敏電阻器，還是信號線、數據線保護用壓敏電阻器，它們要滿足不同的技術標準的要求。
（2） 根據施加在壓敏電阻上的連續工作電壓的不同，可把跨電源線用壓敏電阻器區分為交流用或直流用兩種類型，壓敏電阻在這兩種電壓應力下的老化特性表現不同。
（3） 根據壓敏電阻承受的異常過電壓特性的不同，可把壓敏電阻區分為浪涌抑制型、高功率型和高能型這三種類型。
★浪涌抑制型：是指用于抑制雷電過電壓和操作過電壓等瞬態過電壓的壓敏電阻器，這種瞬態過電壓的出現是隨機的，非周期的，電流電壓的峰值可能很大。絕大多數壓敏電阻器都屬于這一類。
★高功率型：是指用于吸收周期出現的連續脈沖群的壓敏電阻器，例如并接在開關電源變換器上的壓敏電阻，這里沖擊電壓周期出現，且周期可知，能量值一般可以計算出來，電壓的峰值并不大，但因出現頻率高，其平均功率相當大。
★高能型：指用于吸收發電機勵磁線圈，起重電磁鐵線圈等大型電感線圈中的磁能的壓敏電壓器，對這類應用，主要技術指標是能量吸收能力。
壓敏電阻器的保護功能，絕大多數應用場合下，是可以多次反復作用的，但有時也把它做成電流保險絲那樣的"一次性"保護器件。例如并接在某些電流互感器負載上的帶短路接點壓敏電阻。
作用
壓敏電阻主要應用于瞬態過電壓保護，但是它的類似于半導體穩壓管的伏安特性，還使它具有多種電路元件功能，例如可用作：
（1）直流高壓小電流穩壓元件，其穩定電壓可高達數千伏以上，這是硅穩壓管無法達到的。
（2）電壓波動檢測元件。
（3）直流電平移位元件。
（4）均壓元件。
（5）熒光啟動元件
選型：
壓敏電阻型號：25D182KJ，可知：
1）25: 壓敏電阻陶瓷片的直徑25mm；
2）D: 陶瓷片形狀，D表示圓形，S表示方形；
3）182: 表示壓敏電壓1800V（2代表兩個0）；
4）K: 壓敏電阻電壓誤差，K表示±10%，L表示±15%；
5）J: 能量等級，G表示普通型，J表示高浪涌、高能量；
? ?常用電路：
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三、放電齒為什么能抑制吸收浪涌電流
一、什么是浪涌電流
????浪涌電流是指電源接通瞬間或者電路出現異常情況下產生的遠大于穩態電流的峰值電流或者過載電流，浪涌也叫突波。本質上講，浪涌是發生在僅僅百萬分之一秒時間內的一種劇烈脈沖。
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?由于電路本身的非線性有可能高于電源本身的脈沖；或者由于電源或電路中其它部分受到本身或外來尖脈沖干擾以及來源于外部因素，如雷電、ESD，它很可能使電路在浪涌的一瞬間燒壞，如PN結電容擊穿，電阻燒斷等等。
????而浪涌電流保護就是利用非線性元器件對高頻（浪涌）的敏感設計的保護電路，簡單而常用的是并聯大小電容和串聯電感。供電系統浪涌的來源類型分為外部（雷電原因）和內部（電氣設備啟停和故障等）。而從電子專業角度定義系統浪涌的來源類型分為雷電、靜電、開關電路三類。
二、浪涌抑制方案
????對于浪涌設計常有兩種方案，一是采用熔斷電阻器(保險絲電阻)、二是采用電壓鉗位器件(浪涌放電管、壓敏電阻等)。按GB/T17626.5浪涌(沖擊)抗擾度試驗的方法，在市電0°、90°、180°、270°四個相位各打10次浪涌。
三、放電齒
????放電齒，也叫放電間隙或者火花間隙。放電齒是一對指向彼此相對的銳角的三角形，是由在PCB布線過程中使用銅箔層作出來的。這些三角形需設置在PCB板元器件的另一層放置，不能被綠油等蓋住。 ? ? ?? whaosoft aiot?http://143ai.com??
????在浪涌測試或者ESD測試時，共模電感兩端將產生高壓，出現飛弧。若與周圍器件間距較近，可能使周圍器件損壞。因此可在其上并聯一個放電管抑制它電壓。如下圖FU2為氣體放電管，并聯在共模電感兩端，它能夠從而起到滅弧的效果。
?氣體放電管抑制效果很好，但是在成本相對較高，很多情況下我們會在PCB設計時，在共模電感兩端放置放電齒，使得共模電感可以通過放電齒尖端放電，可以減少甚至可避免通過其他路徑放電，能夠保護周圍和后級器件。?
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總結
