为什么将大电流设备连接到我的数字电路会导致奇怪的行为？

我有一个

• 阿杜伊诺
• 微控制器
• 其他数字事物

当我连接一个

• 发动机
• 泵
• 加热器
• 其他大电流的东西

我体验

• 奇怪的ADC测量
• 重新启动
• 崩溃
• 数字通信中的错误
• 其他意外行为

我的电源大小合适，可以为所有这些设备供电。我没有示波器，所以我看不到电路中实际发生的事情。可能是什么原因？

没有细节，就不可能给出具体答案。仔细看看这些事情：

1. 接地。这正是从不良的总体接地策略中得到的症状。如果没有显示所有连接的电源和接地的框图，就不可能给出具体的建议。但是，仔细观察所有接地回路电流，并认为接地导体上的任何电流都会引起接地偏移。

2. 局部去耦。确保每个芯片的每对电源和接地引脚之间有一个尽可能靠近的1 µF陶瓷帽。这些连接必须短，因为即使很小的串联电感也会大大降低其有效性。

3. 电源浪涌能力。确保电源上有足够的大容量储能电容，以便在电源自身赶上并提供更多电流的任何时间处理瞬变。

4. 电感捕获二极管。务必确保任何可能的感性负载（包括任何外部负载）两端都带有反极性二极管。对于高达50-100 V的电压，由于它们的高速度，它们应该是肖特基。这适用于直流驱动的负载。由于它们始终以一种极性驱动，因此二极管可以安全地短路另一种极性。正如Tut在评论中指出的那样，对于交流负载，需要使用更复杂的缓冲和/或削波电路。

考虑以下两个电路：

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

他们是一样的吗？在集总元素模型中。但是，我们的模型忽略了可能相关的事实：真实的导线具有电阻。让我们介绍一些建模的示意图：

^{模拟该电路}

$1A\cdot 1\Omega = 1V$

当电源电压快速变化时，许多数字电子产品都不喜欢它。当有多个设备试图通过数字总线相互通信时，还会出现其他问题，但是电源轨中的高电流使每个设备对“接地”的概念有所不同。在这种情况下，请查看MCU和电动机的“接地”。所有电阻器中都有1A，因此两端有1V。MCU的“接地”与电机的“接地”相差1V！如果这些数字设备通过使电压等于“地”来发出“ 0”信号，则当他们无法就“地”达成共识时，它们将无法很好地通信。

解决方案是将每个设备的两个电源连接一直运行到电池或稳压器，然后在此处建立每个设备的所有电源连接。这是左侧电路中建模的情况。在这里，当电动机打开时，R5和R7中将有大电流。这里会有一些电压降，但是电动机不会介意。同时，R6和R8中的电流不变，电压也不变。因此，微控制器看到的电源电压是恒定的。

您不必始终为每个设备都执行此操作，但是您需要考虑一下当电路中包含此类设备时，大电流将在何处运行。请记住，您所有的电线都具有一定的电阻，因此当大电流流过它们时会经历电压降。然后规划您的电线或走线，以免大电流不流经敏感元件的电源，从而引起噪声问题。

这只是一种可能的解释。毫无疑问，其他答案将提供其他可能性。