¿Es obligatoria una resistencia de purga en un circuito pequeño en los condensadores de desacoplamiento?

Tengo este circuito básico con un MSP430 (las salidas van a LED)

He notado una circunstancia extraña (para mí, sin decir mucho). En este circuito, siempre tengo que esperar unos 20 segundos o cortocircuitar manualmente el condensador (cuando está apagado) para que se vuelva a encender.

Primero conecte :: ¡Todo funciona muy bien!

Desconéctelo y luego vuelva a enchufarlo en :: ¡Nada!

Desconéctelo y cortocircuite los condensadores, vuelva a enchufarlo.

He agregado una resistencia de 4700ohm (R1) en un esfuerzo por tener una carga constante en el condensador después de apagarlo.

Con esta resistencia (elegida solo porque solo tiene 5 mW en una resistencia de 250 mW), el circuito parece funcionar como se esperaba.

Sin embargo, a mi entender muy limitado, pensaría que el MSP430 sería suficiente para drenar el condensador. No estoy muy familiarizado con la protección contra caídas de voltaje, pero ¿esta funcionalidad impide que el micro drene el condensador?

Tenga en cuenta que todos los tamaños de condensadores se eligieron arbitrariamente, excepto C1, que se solicita en la hoja de datos del regulador de voltaje.

El consumo máximo del micro es de aproximadamente 22 mA (los LED son controlados por transistores)

No estoy seguro de si se requieren hojas de datos para el regulador y micro

Soy altamente inexperto pero muy interesado en estas cosas. Mi objetivo es aprender y les agradezco su ayuda.

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

capacitor

— Dan
fuente

Este es un gran ejemplo de una buena pregunta.

— Passerby

¿Qué sucede cuando reemplazas C2 con una 10uFtapa más pequeña ?

— helloworld922

No sé lo suficiente sobre este microcontrolador para responder específicamente, pero hay circuitos integrados de supervisión de energía que asegurarán que el microcontrolador se reinicie si el voltaje de entrada cae por debajo de un umbral, en lugar de dejarlo en un estado inconsistente, que puede ser lo que está sucediendo. aquí.

— Phil Frost

@ helloworld922, también probé 10uF y 100uF. Los mismos resultados (se requiere un cortocircuito)

— Dan

@PhilFrost no, quise decir C2 = en 10uFlugar de C2 = 470uF. Teóricamente, la corriente de reposo del LM1117 (junto con el consumo de corriente del MCU) debería agotarlo lo suficientemente rápido, por lo que probablemente no sea una gran preocupación.

— helloworld922

Respuestas:

Has identificado tu problema correctamente.

No pude averiguar exactamente cuál es la corriente máxima que MSP430 puede dibujar en su pin P1. Encontré un parámetro llamado "corriente máxima de diodo" en la hoja de datos, que es de 2 mA, y es la mejor suposición que puedo hacer. Sin embargo, no es que esta sea la corriente que se extraerá en la práctica: una vez que el voltaje de entrada del regulador sea inferior a ~ 4,3 V, es difícil predecir la velocidad de descarga.

Puede minimizar el tiempo de descarga tomando condensadores más pequeños para la entrada del regulador. ¿Por qué agregaste 470uF en primer lugar? Veo en esta hoja de datos (que es la que debe usar de acuerdo con el número de parte en el esquema) que 100nF debería ser suficiente.

Si la descarga natural sigue siendo demasiado lenta, puede agregar resistencia de sangrado como lo hizo. Incluso puede considerar agregar una resistencia desplegable en paralelo al pin P1. Si el consumo de energía activo es de gran importancia, existen técnicas más efectivas de energía para reducir el voltaje.

NOTA GENERAL:

El uso de resistencias de sangrado es muy común por razones de seguridad. Por ejemplo, hay SMPS que utilizan condensadores de salida enormes. Si desconecta la carga y expone los pines de salida, estas tapas pueden (a veces) almacenar su carga durante minutos. La cantidad de carga es tal que un humano que toca las salidas puede morir. En casos como este, existe una práctica común para agregar una resistencia de sangrado (generalmente resistencia de potencia) en paralelo a los condensadores de salida.

— Vasiliy
fuente

"corriente máxima de diodo" suena como la corriente máxima a través de los diodos de protección en las entradas. Si es así, eso no tendría nada que ver con el consumo actual del microcontrolador en funcionamiento normal.

— Phil Frost

@ PhilFrost, estoy de acuerdo. Estos 2 mA son el único límite superior que pude encontrar en la especificación, por lo tanto, fue mi mejor suposición.

— Vasiliy

No hay ninguna razón para el 470uF, mi pensamiento era: "Un condensador grande antes del regulador se encargará de cualquier caída que pueda ocurrir en la pared de la verruga 5V SMPS" Estoy perfectamente bien con el uso de condensadores de cualquier tamaño. Gracias por tu aporte

— Dan

Quité el condensador de 470uF y mantuve solo el condensador de 100nF. ¡Esto funciona muy bien! (La resistencia de purga también se elimina) ¡Gracias!

— Dan

Tiene un límite bastante alto antes del regulador (470 µF). Mida el voltaje detrás del regulador mientras se desconecta. Vea si el voltaje cae rápidamente o solo en segundos a un nivel por debajo del voltaje requerido para el MSP.

Supongo que el controlador solo consume muy poca energía y lleva un tiempo drenar la tapa. Después de drenar la tapa (o por debajo de algún nivel), puede comenzar con éxito nuevamente.

La protección contra caídas de voltaje es algo diferente. En realidad, es una protección para que el procesador entre en un estado indefinido debido a que el voltaje está en un nivel en el que ya no puede operar dentro de las especificaciones, lo que conduce a estados potencialmente indefinidos.

— Tom L.
fuente

Sí, tienes razón, no hay suficiente voltaje. Sin embargo, cuando lo vuelva a enchufar (sin agotar las tapas), hay 3.3V esperados a través del condensador y el micro (pero no funciona) Voy a usar un condensador mucho más pequeño y también un purgador.

— Dan