輸入引腳的過電應力保護
發布時間:2020-04-22 來源:Bruce Trump 責任編輯:wenwei
【導讀】芯(xin)片(pian)設(she)計(ji)者(zhe)在(zai)將(jiang)一(yi)個(ge)運(yun)放(fang)的(de)敏(min)感(gan)引(yin)腳(jiao)引(yin)出(chu)芯(xin)片(pian)的(de)時(shi)候(hou),通(tong)常(chang)會(hui)想(xiang)到(dao)用(yong)戶(hu)是(shi)否(fou)會(hui)認(ren)真(zhen)處(chu)理(li)這(zhe)個(ge)引(yin)腳(jiao)?或(huo)隻(zhi)是(shi)粗(cu)心(xin)的(de)把(ba)這(zhe)個(ge)引(yin)腳(jiao)直(zhi)接(jie)和(he)交(jiao)流(liu)電(dian)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai)?我(wo)們(men)都(dou)希(xi)望(wang)設(she)計(ji)出(chu)好(hao)產(chan)品(pin),可(ke)以(yi)應(ying)對(dui)用(yong)戶(hu)的(de)極(ji)端(duan)使(shi)用(yong)。那(na)麼(me),如(ru)何(he)在(zai)設(she)計(ji)中(zhong)防(fang)止(zhi)過(guo)電(dian)應(ying)力(li)造(zao)成(cheng)的(de)產(chan)品(pin)失(shi)效(xiao)呢(ne)?
OPA320是大多數典型運放的一種,其最大額定參數表如圖1所示,它描述了芯片最大允許供電電壓、引腳最大允許輸入電壓和電流。根據參數表的附加說明,如果限製引腳輸入電流,那麼就不需要限製輸入電壓。內部鉗位二極管允許±10mA的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)。但(dan)是(shi)在(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)超(chao)出(chu)正(zheng)常(chang)值(zhi)很(hen)多(duo)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),限(xian)製(zhi)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)需(xu)要(yao)較(jiao)大(da)的(de)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang),這(zhe)會(hui)增(zeng)加(jia)噪(zao)聲(sheng),降(jiang)低(di)帶(dai)寬(kuan),同(tong)時(shi)還(hai)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)其(qi)它(ta)錯(cuo)誤(wu)。

鉗位二極管在輸入電壓超過電源軌大約0.6V時開始導通。通常,許多設備可以承受較大電流,但是當電壓急劇增加時,設備失效的概率就會增加。
通(tong)過(guo)添(tian)加(jia)外(wai)部(bu)二(er)極(ji)管(guan)可(ke)以(yi)大(da)大(da)提(ti)高(gao)設(she)備(bei)耐(nai)受(shou)大(da)電(dian)流(liu)的(de)能(neng)力(li),同(tong)時(shi)也(ye)可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)設(she)備(bei)的(de)防(fang)護(hu)等(deng)級(ji)。市(shi)場(chang)上(shang)常(chang)見(jian)的(de)傳(chuan)輸(shu)信(xin)號(hao)二(er)極(ji)管(guan),比(bi)如(ru)無(wu)處(chu)不(bu)在(zai)的(de)1N4148,具有非常低的導通壓降(實驗室測試顯示,其至少比運放內部二極管低100mV)。在與運放內部二極管並聯後,當遇到輸入過流時,大多數電流將流向外部的二極管。
xiaotejierjiguanjuyougengdidedaotongdianya,zhezhongtexingkeyitishengbaohuxingneng。danquedianyehenmingxian,tadeloudianliutaidale。shiwenxia,tadefanxiangloudianliutongchangshiweianjihuozhegengda,tongshi,suizhewendudeshenggaoerzengjia。
另ling外wai,你ni還hai需xu要yao一yi個ge足zu夠gou強qiang大da的de電dian源yuan。鉗qian位wei二er極ji管guan,無wu論lun是shi運yun放fang內nei部bu或huo者zhe外wai部bu的de,都dou需xu要yao一yi個ge相xiang對dui穩wen定ding的de電dian源yuan來lai釋shi放fang能neng量liang。如ru果guo故gu障zhang脈mai衝chong很hen大da,灌guan入ru電dian源yuan軌gui過guo多duo的de電dian流liu,提ti高gao(或拉低負電源)電源電壓,那麼脈衝會使電源端承受過大的電壓應力,如圖2所(suo)示(shi)。典(dian)型(xing)的(de)線(xian)性(xing)電(dian)源(yuan)不(bu)能(neng)吸(xi)收(shou)電(dian)流(liu),因(yin)此(ci)不(bu)要(yao)指(zhi)望(wang)使(shi)用(yong)它(ta)做(zuo)為(wei)電(dian)源(yuan)有(you)多(duo)穩(wen)定(ding)。大(da)的(de)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)吸(xi)收(shou)大(da)的(de)故(gu)障(zhang)脈(mai)衝(chong)電(dian)流(liu)。對(dui)於(yu)連(lian)續(xu)的(de)故(gu)障(zhang)電(dian)流(liu),可(ke)以(yi)在(zai)輸(shu)入(ru)引(yin)腳(jiao)和(he)電(dian)源(yuan)上(shang)加(jia)用(yong)齊(qi)納(na)二(er)極(ji)管(guan)來(lai)解(jie)決(jue)。齊(qi)納(na)二(er)極(ji)管(guan)的(de)反(fan)向(xiang)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)要(yao)剛(gang)好(hao)高(gao)於(yu)係(xi)統(tong)最(zui)大(da)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya),這(zhe)樣(yang)僅(jin)僅(jin)在(zai)故(gu)障(zhang)時(shi),齊(qi)納(na)二(er)極(ji)管(guan)才(cai)會(hui)被(bei)導(dao)通(tong)。對(dui)於(yu)正(zheng)負(fu)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong),需(xu)要(yao)在(zai)兩(liang)個(ge)電(dian)源(yuan)軌(gui)分(fen)別(bie)設(she)計(ji)相(xiang)同(tong)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)。

盡管采取了這些措施,引腳輸入電壓仍可能超過最大額定參數表中的值,但問題關鍵在於:最大額定參數表中的值通常過於保守;在這個電壓或者電流下芯片損壞幾乎是不可能的。一般來說,大幅超過這些參數,器件也不太可能損壞(但不保證)。鉗qian位wei到dao比bi最zui大da額e定ding參can數shu表biao中zhong的de值zhi高gao幾ji伏fu的de電dian壓ya,同tong時shi獲huo得de較jiao低di的de失shi效xiao率lv是shi很hen容rong易yi的de。在zai許xu多duo情qing況kuang下xia,設she計ji的de目mu標biao是shi在zai成cheng本ben和he性xing能neng折zhe中zhong的de情qing況kuang下xia降jiang低di失shi效xiao率lv。
沒mei有you哪na一yi種zhong方fang案an可ke以yi應ying對dui所suo有you的de情qing況kuang,也ye沒mei有you一yi種zhong保bao護hu電dian路lu可ke以yi同tong時shi滿man足zu所suo有you需xu求qiu。在zai不bu同tong應ying用yong中zhong,保bao護hu電dian路lu方fang案an差cha別bie很hen大da。不bu同tong運yun放fang的de靈ling敏min度du不bu同tong,所suo需xu保bao護hu等deng級ji也ye存cun在zai很hen大da差cha異yi。這zhe可ke能neng會hui需xu要yao你ni有you一yi定ding創chuang造zao力li,最zui好hao自zi己ji做zuo自zi己ji的de專zhuan家jia。雖sui然ran在zai極ji端duan的de環huan境jing中zhong做zuo一yi些xie測ce試shi會hui損sun失shi一yi些xie運yun放fang,但dan這zhe是shi必bi要yao的de。
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