Limiter la tension sur une entrée analogique

[invitef09762c1]

Bonjour à tous,

J'ai un projet personnel qui consiste à mesurer la tension d'une batterie de voiture +12 Volts et l'afficher sur un afficheur OLED (entre autres fonctions).

Pour ce faire, je connecte le "+" de la batterie à un pont diviseur de tension pour obtenir une tension de +5V et ainsi l'interfacer à un microcontrôleur. Cependant, je souhaite mettre en place une protection qui limite à 5 volts la tension en sortie du pont pour ne pas griller l'entrée analogique.

Quel est pour vous la meilleure solution ?

Un grand merci,

Jérémy
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[Jack]

Si aucune protection de ce type n'est prévue en entrée du µC, tu peux mettre une shottky: anode sur l'entrée et cathode sur l'alim du µC.
Ca limitera la tension à Vdd + 0,3 ou 0,4V, ce qui devrait être suffisant. Il faudrait vérifier dans les "absolute maximum ratings" de ta doc.

A+

[Brice88]

Salut,
Une autre solution consisterait à mettre en parallèle de la résistance à la masse une diode zéner de 4.7V.
La solution de Jack est plus propre mais impose un routage supplémentaire du +5V.

[Aurélien]

La plupart des micros disposent deja de deux diodes, l'une entre la masse et l'IO, et l'autre entre l'IO et VCC. Si la tension est supérieure à cfelle de l'alim, le surplus se verse dans VCC. Il est impératif de limiter le courant qui circule dans cette diode de manière à respecter les specs d'entrée du micro. En général les resistances du pont diviseur suffisent pour limiter le courant. Tu n'as donc à priori rien à rajouter.

Aurélien

[A voir en vidéo sur Futura]

[alainav1]

bonjour,
si j'ai bien compris ce montage protège l'entrée d'une tension > de 0,4V supérieur à celle d'alimentation ?
cordialement
Alain

[invitefaaca50b]

une simple zener reliee entre l'entree analogique et la masse, du genre BZX85V5.1 comme cela, l'entree sera protegee a 5.1V et le pont diviseur servira a limiter le courant dans la zener en cas de surtention.

Apres, si c'est pour l'alim du CPU + LCD, un simple regulateur 7805 suffira...

[Aurélien]

Sauf que les zener ajoutent un courant non négligeable quand on s'approche du coude, courant qui suffit à déséquilibrer le pont diviseur et donc la linéarité de la réponse.

Aurélien

[invitefaaca50b]

Sauf que si on ajoute 5.6 au lieu de 5.1, on aura un courant negligeable aux bornes de l'entree analogique, et que souvent, on utilise une reference bien inferieure, et on n'atteindra jamais la tension de coude...

[Aurélien]

Une zener a une précision toute relative, +/-5%, qui fait que :
- si on est trop bas, le courant qu'elle va pomper va desequilibrer le pont dans la partie haute de la gamme des tensions
- si on est trop haut, la zener va réguler au dela de 5.6V, ce qui est deja trop comme potentiel présent sur l'entrée du micro, retour à la case départ
Je le redis, une simple resistance série (ici, celles du pont diviseur) permet grâce aux diodes de protection du micro de faire fuir le courant vers VCC sans mettre en danger le micro et sans affecter sa linéarité..Voir les appnotes de certains micros qui branchent simplement le secteur sur une IO via une resistance de limitation de courant d'entrée pour faire un detecteur de passage par zéro..

Aurélien

[Forhorse]

+1
J'ai déjà fait des essais avec une zener, à 5.1V ça perturbe un max la mesure et à 5.6V ça ne sert plus franchement de protection (les diodes de clamp font mieux)

[Jack]

La plupart des micros disposent deja de deux diodes, l'une entre la masse et l'IO, et l'autre entre l'IO et VCC. Si la tension est supérieure à cfelle de l'alim, le surplus se verse dans VCC. Il est impératif de limiter le courant qui circule dans cette diode de manière à respecter les specs d'entrée du micro. En général les resistances du pont diviseur suffisent pour limiter le courant. Tu n'as donc à priori rien à rajouter.

Aurélien

C'est pour celà que j'ai proposé d'ajouter cette diode si le µC n'en était pas pourvu.

Pour le reste de la discussion, je préfère la présence de diode de clamp à celle de zéner. Ce n'est pas pour rien que c'est la solution intégrée dans la plupart des µC.

A+

[invitef09762c1]

Dans un premier temps, merci à tous !

La plupart des micros disposent deja de deux diodes, l'une entre la masse et l'IO, et l'autre entre l'IO et VCC. Si la tension est supérieure à cfelle de l'alim, le surplus se verse dans VCC. Il est impératif de limiter le courant qui circule dans cette diode de manière à respecter les specs d'entrée du micro. En général les resistances du pont diviseur suffisent pour limiter le courant. Tu n'as donc à priori rien à rajouter.

Aurélien

En supposant que l'entrée analogique de mon micro possède 2 diodes (reliés à la masse et à vcc) mon schéma suffit ? Si il n'est pas "équipé" j'ajoute une diode de type schottky comme indiqué par Jack ?

Bonne soirée,

Jérémy

[gcortex]

une zener de 5,6V peut être très utile

si on intecte la patate entrée, oui la diode de clamp va faire son effet, mais la tension d'alim risque de dépasser 5V, si la consommation est faible

[Aurélien]

Oui ton schema est parfait.
Tu peux eventuellement rajouter une diode TVS en parallele de l'entrée pour la protéger des transistoires à front raides (ESD, etc.). Ces diodes ont un courant de leakage très faible. Dimensionnes la avec une tension suffisamment élevée pour que ce courant reste négligeable.

Aurélien

[electronsa]

BONSOIR: dans l'industrie on utilise les diodes TRANZIL adaptees a la tension.dans ton cas une BZW04-5.8v :;en principe montee a proximite du CI a proteger..elle se mettra en C.C au cas ou avec un temps de reponse largement inferieure a une ZENER.

[alainav1]

bonjour,
pour info
comment est cablé la diode TRANZIL ?
cordialement
Alain

[Jack]

Il faudrait voir ce qu'il y a de branché en amont du µC avant de se demander s'il faut une TRANSIL (avec un S ).
C'est plutôt rare devant un DAC.

A+

[Aurélien]

BONSOIR: dans l'industrie on utilise les diodes TRANZIL adaptees a la tension.

TRANSIL n'est qu'une marque de chez ST micro, qui chez les autres constructeurs sort sous la denomination TVS.
Tant que le courant de leakage pour la tension max à mesurer est correct, toutes les solutions sont bonnes.

[invitef09762c1]

Selon le schéma, les deux diodes sont présentes. Je ne vais donc pas placer de diode en parallèle mais garder en tête cette solution en cas de problème (référence BZW04-5.8v)

Merci à tous !!

Jérémy

[invitefaaca50b]

Si la tension de reference du CAN est par exemple de 2.56V, on aura aucune raison de ne pas utiliser une zener de 5.1V, car la tension en entree du can aura une excursion comprise entre 0 et Vref, donc 2.56V, bien en dessous du coude de zener... Dans ce cas, la zener est exploitable sans soucis, ce qui peut poser des soucis quiand on a un Vref de 5V...

[Aurélien]

Dans ce cas oui, je suppose que c'est valable. Faut voir si la zener ne bruite pas trop l'entrée.
T'as un stock de zener à écouler franck ?