¿Cómo detener una corriente conmutada que afecta a un IC?

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Tengo 10 circuitos, cada uno de los cuales consta de un Touch IC (Atmel at42qt1010) y un electrodo, y 2 x 350 mA Reguladores de corriente constante (NSI50350AST3G) y LED. Todos conectados a un Arduino Mega, por cables de ~ 1 metro.

El pin del encabezado es el siguiente:

  1. + 5v (para Touch IC)
  2. LED2 (circuito de interruptores ALTOS encendido)
  3. TOUCH OUT (cuando se detecta el toque, esto es ALTO)
  4. LED1 (circuito de interruptores ALTOS encendido)
  5. + 7.5v (para reguladores de corriente constante)
  6. GND

Por lo tanto, en todos los circuitos 1,5,6 están comúnmente conectados. 2,3,4 están aislados y conectados a la MCU.

El problema se produce al cambiar los pines 2 y amp; 4, hacerlo aparentemente hace que los circuitos aleatorios den salida 3 como ALTO. Incluso si enciendo el LED, digamos, el circuito 1, el circuito 5 puede comenzar a detectar falsamente un toque.

La única forma que he encontrado para remediar esto es mantener siempre la misma carga, por ejemplo, en el circuito 1 si el LED1 está ENCENDIDO & El LED2 está apagado, si se alternan los estados al mismo tiempo, todo está bien. Sin embargo, si hay un retraso, digamos 20 ms, causará el problema. O si los quiero a ambos, el principal problema que tengo ahora ...

Este comportamiento también se puede ver (no en la misma medida) cuando + 7.5v, ni siquiera está conectado.

Se adjunta mi esquema. Tengo 10 de estos, conectados a un Arduino Mega. + 5v es proporcionado por el Arduino y USB +7.5 es proporcionado por un suministro externo. Las GND están conectadas.

No estoy usando PWM, solo ALTO y BAJO para controlar los LED

¡Por favor ayuda! Pensé que había solucionado esto, pero un par de días antes de que se termine el proyecto, encuentro este error.

ACTUALIZAR

Después de seguir los consejos dados aquí, y de leer estas notas de aplicación adicionales, revisé mi esquema y también incorporé un LED de tres canales, en lugar de los dos LED anteriores. También planearé ejecutar estos con una señal PWM ahora.

La nota de la aplicación ' Secretos de un diseño exitoso de QTouch - Atmel Corporation '

La nota de la aplicación ' Consideraciones sobre el suministro de energía para Atmel Capacitive -touch IC's ' Muestra un regulador LM78L05.

Esquema2.0

PCB Layout 3.0 : los anchos de enrutamiento y rastreo aún deben optimizarse.

Preguntas

1.¿DeberíausarelreguladorLDOmencionadoenlanotadeaplicaciónanterior?

2.¿Estarébienalutilizareste7.5V-10Ven10deestoscircuitos,porlotanto,tendré30circuitosdealtacorrientePWMimpactandoentresí?Seráprovistoporunmodoconmutadopsucomo enlace

3. ¿Me he ido por la borda con las tapas electrolíticas 3x 100uF?

4.¿Hay algo más que deba hacer? Luego volveré a diseñar el PCB.

    
pregunta davivid

1 respuesta

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Intenta agregar un par de capacitores a través de Res3 y R4 , por ejemplo. 100nF, para ralentizar la conmutación y minimizar el EMI. También agregue algo de capacitancia a granel al riel de alimentación del sensor táctil (por ejemplo, > 100uF electrolítico) y al riel de + 7.5V. Déjenos saber los resultados.

También, puede intentar reducir la sensibilidad del sensor táctil. Asegúrese de haber seguido todas las pautas en la hoja de datos con respecto al diseño de la PCB y la inmunidad al ruido. Observe que se recomienda usar un regulador de voltaje dedicado si la fuente de alimentación se comparte con otro sistema electrónico:

NSI50350AST3G y PWM

La mención de los condensadores de arriba y en la hoja de datos es para reducir las frecuencias más altas que pueden causar problemas al cambiar grandes corrientes a altas velocidades. Tenga en cuenta que "alta velocidad" aquí se refiere principalmente al tiempo de subida de la señal PWM en lugar de a su frecuencia primaria.
Si dejamos los capacitores fuera, y cambiamos usando el pin Arduino, el tiempo de subida en la base será rápido (lo que significa que la conmutación del transistor será rápida) No sé específicamente sobre el ATmega, pero la mayoría de los microcontroladores modernos tienen muy rápido I / Os. Muchos pueden cambiar en menos de 10 ns, por ejemplo, este tiro de alcance que acabo de tomar de un dsPIC:

Puedesverqueeltiempodesubidaesunpocomásde5ns,estoesbastanterápido.AsumiréqueserámásrápidoqueelATmega,peroasumiremoslosconmutadoresATmegaen10ns.Recordarquecualquierformadeondasepuedecomponerdeunasumadeondassinusoidales(verTransformadadeFourier)esunabuenareglageneralparacalcularladensidadespectraldepotenciasignificativa(muyaproximadamente,loscomponentesdefrecuencialosuficientementegrandescomoparaquevalgalapenapreocuparse)apartirdeltiempodesubida.:

Fknee=0.5/risetime

Fkneeeselpuntodondeelespectrosedesplazamuchomásrápido(porejemplo,comoelpunto-3dBdeunfiltrodepasobajo),porloqueesteesunpuntosignificativo.

Asíquepara10ns:

Fknee=0.5/10e-9=200Mhz(!)

Ahoraeltransistorcambiarámuchomáslentoqueesto,lahojadedatosdaunvalorde100nscomomáximopara30V,750mAyunacorrientebasede15mA.Segúnunmodelodesimulaciónqueencontré,esbastanterápido.Asíque100nstodavíaequivalea20MHz,másrápidodeloquenosgustaría.Afortunadamente,nuestracorrientebasenoesde15mA,porloqueeltiempodesubidaesmáscomo600ns,loquenosdaunafrecuenciaderodillade1,2MHz,mejorandomucho.Echemosunvistazoaesto:

Y la simulación con el tiempo de subida mostrado (bajo "Diff cursor2 - cursor1"):

Eltiempodeactividadactualessolo985ns(abrirenunanuevapestañaparaunaversiónmásgrande)

Concondensadorañadido

Bien,ahoraagreguemoselcondensadoryveamosloqueobtenemos:

Y en la misma simulación ahora tenemos un ~ 15.6us actual risetime:

Esto está bien para un LED PWM, ya que la frecuencia será baja (por ejemplo, 100-300Hz o menos) y reduce significativamente el componente de alta frecuencia.

PERO

El inconveniente (bastante grande) es que la corriente de base del transistor no es suficiente para conmutar completamente los 350 mA (notando la corriente máxima en los gráficos anteriores, y por lo tanto ahora disipa más calor, ya que pasa más tiempo en medio) off: para ser precisos, no se enciende completamente)
Esto no es eficiente y no tienes tus LED tan brillantes como los quieres (si haces el simulador, se disipa alrededor de 0.25W)

SO

Reemplace las resistencias de 4.7k con resistencias de 1k, y entonces debería tener suficiente corriente de base para cambiar los 350mA completos. Pero espera, ¿qué pasa con el tiempo de subida si cambiamos las resistencias? disminuye a alrededor de 2.5 us (no es tan malo), pero puede aumentar el capacitor a 220nF o 360nF si desea mantener el tiempo de subida lento.

    
respondido por el Oli Glaser

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