🚰 Токи утечки или как защита аналоговых цепей может все испортить

Раньше я уже разбирал, как, подключив делитель опорного напряжения прямо к шунту, я убил опорный уровень. Разбор можно вспомнить здесь: https://t.me/embeddemy/41. Сегодняшний #косяки из той же оперы того же периода.

I В чем косяк?

В #automotive проекте клиенту нужен был дешёвый способ детектировать замыкание сигнального вывода на батарею или землю. Самое простое решение — делитель на сигнальной линии с выводом на MCU. Но батарея может давать десятки вольт, поэтому на выходе делителя нужна защита, чтобы не превысить 3.3 В питания MCU.

Сходу я поставил стабилитрон. В LTspice всё выглядело отлично, времени на прототип не было, плату сразу отправил в производство. Но на реальной плате поведение схемы сильно отличалось от модели. Результаты на фото ниже. После выпайки стабилитрона всё нормализовалось.

II В чем причина косяка?

Все дело в динамическом сопротивлении стабилитрона. При увеличении прикладываемого напряжения оно падает, ток через стабилитрон растёт. Стабилитрон как переменная нагрузка, которая перегружает мой делитель, создавая большой ток утечки.

В аналоговых цепях с высокими сопротивлениями (малыми токами) важно смотреть, что вы вешаете на выход. Если подключить к такой схеме элемент с меньшим сопротивлением (большим током), её поведение поползёт. Теория — тут: https://t.me/embeddemy/41.

III Как пофиксить?

Снизить токи утечки защитной цепи. В дизайне уже стояли диоды Шоттки — у них утечка намного ниже. Перешёл на них — ошибка упала в разы и уложилась в требуемые 10%. Результаты на втором фото ниже.

IV Нужно ли ещё сильнее снижать утечки и ставить обычные диоды?

В моём случае — нет.

Во-первых, обычные откроются позже: ~0.7 В против ~0.3 В у Шоттки.
3.3 В + 0.3 В = 3.6 В — терпимо.
3.3 В + 0.7 В = 4 В — уже перебор.

Во-вторых, это был бы новый компонент в перечне. Добавление нового компонента было нежелательным.

P.S. Зато в малопотребляющих IoT-схемах, где идёт война за наноамперы, обычные диоды — самое то.

| подписывайтесь на @embeddemy
| #косяки #automotive #аналоговая_электроника #импеданс