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單片機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)方案和心得

減少后級電源對前級的影響，防止電源正負(fù)接反燒壞后級電路，防止電源關(guān)電時(shí)電流倒灌，但經(jīng)過二極管有0.4V左右壓降，需要考慮經(jīng)過0.4V降壓后會不會低于后級電路的正常工作電壓。

2022-11-07 10:17:26上海百翊電子科技有限公司

一、按鍵電路

R1上拉電阻：

將不確定的信號通過一個(gè)電阻鉗位在高電平，維持在不被觸發(fā)的狀態(tài)或是觸發(fā)后回到原狀態(tài)。(個(gè)人建議加上)

C1電容：

減小按鍵抖動及高頻信號干擾。(個(gè)人建議加上)

R2限流電阻：

保護(hù)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(gè)人建議加上)

R2的取值100歐~10k不等，如果有設(shè)置內(nèi)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(hù)二極管，防止靜電干擾或者損壞IO口。(這個(gè)根據(jù)PCB的成本及防護(hù)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(gè)電阻鉗位在高電平，維持在不被觸發(fā)的狀態(tài)或是觸發(fā)后回到原狀態(tài)。(如果外接的連接線比較長，芯片內(nèi)部上拉能力比較弱，則建議加上。平時(shí)通信距離不長，有內(nèi)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(yīng)減少，或者直接省略C2)

R4限流電阻：

保護(hù)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(gè)人建議加上)

D2 ESD二極管：

靜電保護(hù)二極管，防止靜電干擾或者損壞IO口。(這個(gè)根據(jù)PCB的成本及防護(hù)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(shí)現(xiàn)電氣隔離。

D5 1N4148：

續(xù)流二極管，保護(hù)元件不被感應(yīng)電壓擊du穿或燒壞，以并聯(lián)的方式接到產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的元件兩端，并與其形成回路，使其產(chǎn)生的高電動勢在回路以續(xù)電流方式消耗，從而起到保護(hù)電路中的元件不被損壞的作用。

四、達(dá)林頓晶體管

達(dá)林頓晶體管，小伙伴們一般常用于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，其實(shí)可以用于電機(jī)調(diào)速，大功率開關(guān)電路，驅(qū)動繼電器，驅(qū)動功率比較大的LED光源，利用PWM來調(diào)節(jié)亮度哦。

R6、R7、R8電阻：

用于限流，防止ULN2001損壞，導(dǎo)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(qū)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(shù)據(jù)手冊作決定）

COM端接電源：

當(dāng)輸出端接感性負(fù)載的時(shí)候，負(fù)載不需要加續(xù)流二極管，芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)有二極管，只需 COM口接負(fù)載電源即可，當(dāng)接其他負(fù)載時(shí)，COM口可以不接。

在使用阻容降壓電路為 ULN2001D 供電時(shí)，由于阻容降壓電壓無法阻止電網(wǎng)上的瞬態(tài)高壓波動，必須在 ULN2001D 的 COM 端與地端就近接一個(gè) 104 電容，其余應(yīng)用場合下，該電容可以不添加。

五、運(yùn)算放大器

利用運(yùn)放巧妙采集負(fù)載的當(dāng)前電流，可以準(zhǔn)確知道當(dāng)前負(fù)載運(yùn)行情況，有沒有正常工作，非常好用。

GND2是負(fù)載的地端，通過R16電阻(根據(jù)負(fù)載電流的大小R16要選功率大一點(diǎn)的)接公共地，會有微小的電壓差。

該電路是同相比例運(yùn)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(jù)測量范圍修改R9調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。

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(jù)需要適當(dāng)刪減元件。

F1自恢復(fù)保險(xiǎn)絲：

過流保護(hù)，可根據(jù)實(shí)際負(fù)載電流調(diào)整閥值大小。

D10 肖基特二極管：

TVS管：

輸入電壓過高保護(hù)，一般取正常輸入電壓的1.4倍。

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