¿Puedo usar un diodo Zener para convertir 14 V en 5 V en un circuito de corriente pequeña?

Creo que lo mejor sería usar NMOS con la compuerta conectada a 14V. El drenaje se conectaría a 3.3V (el mismo que alimenta la IO para su microprocesador) y la fuente a su pin de IO.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Con el circuito Zener, si el 14V está presente cuando su micro alimentación no está presente, la corriente fluirá hacia el microprocesador a través del diodo de pinza interno del pin IO del microprocesador. Incluso si la corriente es limitada, esto podría causar un encendido parcial o completo de su microprocesador. Lo mejor es evitar esta situación.

Este circuito solo se encenderá cuando VIN_14V esté muy por encima de 3.3V. Pero cuando está encendido, todo lo que hace es conectar el VCC de 3.3 V al pin IO. Entonces, si 3.3V no está presente, entonces no hay daño y la corriente no fluirá hacia el pin IO.

Es posible que desee agregar una resistencia en serie en la puerta para evitar que suene.

La resistencia de 100k (R1) es solo para asegurarse de que el nodo no flote alto después de que desaparezca 14V. 1M puede ser suficiente si desea reducir la corriente de reposo.

Nota: Supongo que hay suficiente carga en VIN_14V que decaerá rápidamente por debajo de VCC_3.3V. Pero si no es así, es posible que desee agregar una resistencia de VIN_14V a GND para proporcionar una ruta de decaimiento.

Yo personalmente usaría un regulador LDO de 5V, pero como OP solicitó, es posible usar un diodo Zener, en mi ejemplo usé un diodo Zener de 1N751 5.1V. Como dijo @mkeith, deberás limitar la corriente.

La corriente máxima se calcula como Disipación de energía / Voltaje, en nuestro caso es de 500 mW máx. / 5 V, lo que da la corriente máxima de 100 mA, aunque la hoja de datos también indica que la corriente máxima es de 70 mA, por lo que nos limitaremos a ello.

Rs = (Vs - Vz) / Il = (14.6v - 5.1v) / 70mA = 135 Ohms La serie E12 hace que 150 ohmios

Suponiendo una carga de 1K Il = Vz / Rl = 5.1v / 1k = 5.1mA

Corriente máxima de zener Iz = Is - Il = 70mA - 5.1mA = 64.9mA

R1 es Rs R2 es la carga

Debido a que describe la entrada de la MCU como "tolerante a 5 voltios", esto sugiere que la MCU está operando a un voltaje de suministro de energía más bajo, probablemente 3.3 voltios. En ese caso,

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab} trabajará. Cuando la fuente es de 10 voltios, el pin GPIO será 3.3, y para voltajes más grandes, el diodo sujetará el pin a no más de 4 voltios, con un drenaje de corriente de menos de 1 mA. Esto supone, por supuesto, que su bajo voltaje de fuente es lo suficientemente bajo como para ser detectado de manera confiable como un cero después de dividirse por 3.

Opto-aislador! Esto tiene la ventaja opcional de aislar completamente su señal ruidosa de su micro y la salida del transistor puede encenderse y apagarse con fuerza.

Si alguna vez se produce un voltaje excesivo, solo se pierde el optoaislador.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Tenga en cuenta que con este circuito, el pin de entrada bajará cuando el LED se encienda. Si eso es un problema, ponga el transistor en el lado alto y el R2 bajando a tierra.

Siempre y cuando obedezcas la hoja de datos de zener, esto sería posible. Pero debes considerar el alto nivel y los bajos voltajes del mcu. Por ejemplo, algunos 5v mcus aceptan voltajes superiores a 3.8v tan altos y inferiores a 0.8v tan bajos. Entre estas hay zonas borrosas. Que mcu puede actuar inestable. Tal vez usted pueda agregar un fet adicional de canal lógico de nivel n de puerta y usar un zener de voltaje más bajo según Vgs. Alimente la salida del resistor-zener a la compuerta y conecte el drenaje a mcu con una resistencia pullup.

¿Por qué no usar simplemente un divisor de voltaje? Si está esperando un valor entre 10V y 14.6V pero desea reducirlo, agregue un 10K resistor y un 4.7K resistor en serie.

14.6V+   ---- [10K] --- [4.7K] --- GND
                     |
                    MCU

Los problemas de ruido se pueden solucionar colocando un condensador a través de la resistencia 4K7. También se puede conectar un zener a través de la resistencia 4K7 para proteger la entrada de la MCU de las sobretensiones.