مدار تغذیه میکروکنترلر و حفاظت از آن

مدار تغذیه میکروکنترلر و حفاظت از آن، یک پروژۀ شماتیک آماده برای آسودگی خیال از بابت شماتیک تغذیه در کاربردهای صنعتی است. مدارات ارائه شده در این شماتیک در محصولات تولیدی در صنعت پر نویز تست شده است. بسیاری از فعالان حوزۀ میکروکنترلرها، همیشه دغدغۀ یک شماتیک تست شده در محصولات تولیدی صنعتی را دارند. هدف از ارائۀ این پروژۀ آماده در یوبرد، پایان دادن به این مسئله است.

فعالان دنیای الکترونیک می دانند که رسیدن به شماتیک یک مدار الکترونیکی چقدر کار پر هزینه ای است. برای رسیدن به شماتیکی که قابل اعتماد در کاربرد صنعتی باشد، باید این مدار الکترونیکی در صنعت تست شود. در محصول تولیدی پیاده شود و این محصولات در محیط ها و در ارتباط با محصولات مختلف تست شود. در نهایت با فیدبک گرفتن از خدمات پس از فروش، راهکارهایی برای کاهش خرابی این مدار یا خرابی ناشی از این مدار به حداقل برسد.

این پروژه شامل دو قسمت است:

شماتیک تغذیه میکروکنترلر:

این قسمت مربوط به رسیدن از یک ورودی DC به یک تغذیۀ حفاظت شده و پایدار برای میکروکنترلر و دیگر ورودی/خروجی های برد است. که در این قسمت یک شماتیک حرفه ای برای جدا کردن زمین های مختلف و همچنین جدا کردن زمین ورودی/خروجی ها از زمین اصلی خود برد را می بینیم. در این قسمت هدف تبدیل برق AC به DC نیست. فرض بر این بوده که یک تغذیۀ DC با ولتاژ 24 ولت در ورودی محصول الکترونیکی ما وجود دارد. که البته می توان برای ولتاژ های تقریبا بین 9 ولت تا 40 ولت نیز از این مدارات استفاده کرد.

حفاظت از ورود خروجی ها:

بعد از منبع تغذیه میکروکنترلر، بخش دیگر این پروژه، حفاظت از ورود خروجی ها در برابر اضافه ولتاژ و جریان است. که در این راستا دو مدار حرفه ای را بررسی می کنیم. یک مدار برای حفاظت از ورودی ها و مدار دیگر برای حفاظت از خروجی ها استفاده می شود.

آموزش طراحی PCB با آلتیوم مقدماتی

در این پروژۀ فایل شماتیک مدار تغذیه میکروکنترلر و حفاظت از آن، موارد زیر ارائه شده است:

• شماتیک حفاظت از اضافه ولتاژ و جریان در ورودی تغذیۀ برد
• مدار تبدیل 24 ولت به 5 ولت: به این منظور دو مدار ارائه شده است. یکی با استفاده از المان های قدیمی و دیگری با استفاده از المان های جدید. مدار جدید راندمان بالاتری دارد. اما درصورت در دسترس نداشتن رگولاتور آن، می توانید از مدار قدیمی استفاده کنید. هر دوی این مدارات در محصولات تولیدی صنعتی تست شده اند.
• مدار تبدیل 5 ولت به 3.3 ولت: به این منظور دو مدار ارائه شده است. یکی با استفاده از المان های قدیمی و دیگری با استفاده از المان های جدید با استفاده از رگولاتور LDO. مدار جدید راندمان بالاتری دارد. اما درصورت در دسترس نداشتن رگولاتور آن، می توانید از مدار قدیمی استفاده کنید. هر دوی این مدارات در محصولات تولیدی صنعتی تست شده اند.
• مدار اتصال زمان های مختلف مدار به هم و اتصال آن به Earth: این مدار مهم فقط برای آن دسته از طراحانی که برای محصولات در محیط های پرنویز طراحی انجام داده اند، احتمالا آشنا باشد. مطلب پایه و مرتبط: تقسیم ستاره در برد مدار چاپی PCB نحوۀ رسم GND و VCC
• مدار جدا کردن زمین ورودی/خروجی های دیجیتال مدار از دیگر زمان های مدار: ورودی خروجی های مدار باید زمین جدا از زمین دیگر قسمت های مدار داشته باشد. این کار با استفاده از یک مدار به ظاهر ساده اما مهم انجام می شود.
• مدار حرفه ای حفاظت از ورودی های دیجیتال برد در مقابل اضافه ولتاژ و جریان: مداری واجب برای جلوگیری از آسیب رساندن ورودی های اشتباه به میکروکنترلر. بطور مثال چنانچه کاربر ورودی اشتباه را به پایه های ورود متصل کند و یا اینکه سطح ولتاژ ورودی به هر دلیل بیشتر از حد مجاز باشد، این مدار از اعمال آن به میکروکنترلر جلوگیری می کند.
• مدار حفاظت از ورودی/خروجی های متصل به درایورهای برد: برای حفاظت از جریان کشی خروجی ها، یک مدار ارئه شده است. این مدار بر روی آیسی درایور خروجی ULN2003 تست شده است. در بسیاری از مدارات از یک آیسی درایور برای خروجی ها استفاده می شود. با استفاده از این مدار، چنانچه جریان کشی بیش از حدی از خروجی کشیده شود این مدار باعث جلوگیری از آسیب رسیدن به برد می شود.
• فیلم آموزش راهنمای استفاده از شماتیک: در فیلم آموزشی پیوست این پروژۀ آماده، به شریح این شماتیک می پردازیم.

توجه شود که بخشی از مدارات ارائه شده در این پروژۀ مدار تغذیه میکروکنترلر و حفاظت از آن، در آموزشی طراحی صنعتی مدارهای مشترک میکروکنترلری ارائه شده است. بطور کلی این آموزش یک آموزشی مرتبط برای مخاطبین این پروژه است. دیگر آموزش مرتبط با این پروژه، آموزش EMC/EMI و کاهش نویز در PCB است.