0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

对敏感型电子信号输入实施过压保护的可靠新方法

亚德诺半导体 2019-11-14 13:53 次阅读

作者:Thomas BrandADI公司现场应用工程师

电子系统可靠性的高要求,特别是在工业环境中,不断给开发人员带来巨大的挑战。过压保护是一个关键的设计考量因素和挑战,因为要保护系统不受过压影响通常需要用到更多部件,但是这些附加部件经常会对系统产生影响,在最坏的情况下,甚至会产生错误信号。除此之外,这些部件会额外增加成本,还会进一步加重空间限制问题。因此,在设计保护电路时,传统的解决方案往往需要在系统精度和保护等级之间做出妥协。

通常,常见的简单设计方法是使用外部保护二极管,通常是瞬态电压抑制器(TVS)二极管,安装在信号线和电源线或接地线之间。TVS二极管相当有用,因为他们可以快速对瞬态的电压峰值作出反应。图1左侧所示的就是这种类型的外部过压保护。

image.png

1.采用额外的分立式组件的传统型过压保护设计

如果发生正瞬态电压脉冲过压,电流会通过D1流向VDD以箝位此正瞬态电压脉冲,电压因此受限,箝位电压等于VDD加上二极管上的正向电压。如果脉冲是负的,并且小于VSS,那么上述功能同样适用,只是换作通过D2钳位到VSS。但是,如果不加以限制过压引起的泄漏电流,则可能会损坏二极管。出于这个原因,会在路径中加装一个限流电阻。在非常恶劣的环境条件下,输入端的双向TVS二极管通常用于增强保护。

这种类型的保护电路的缺点包括增加信号上升和下降时间以及电容效应。此外,当电路处于断电状态时,不提供任何保护。

实际的器件,例如模数转换器(ADC)运算放大器等,通常都内置保护功能。如图1右侧所示,此保护功能由开关架构构成。从图1还可以看出,电源轨两侧都配有输入端和输出端保护二极管。这种设置存在缺点,当浮动信号在断电状态(IC没有通电)下出现时,开关可能会像处于活动状态一样(即使设置为关闭),电流会流经二极管和电源轨。这种现象将允许电流通过信号线路,导致信号线路失去保护。

故障保护开关架构

解决上述问题的一种方法是使用配有双向ESD单元的故障保护开关架构,如图2所示。现在,ESD单元会通过不断比较输入电压和VDDVSS上的电压来箝位瞬时电压,而非使用输入端TVS二极管。长时间过压时,下游开关会自动打开。如此一来,输入电压不再受箝位在电源轨道上的保护二极管限制,而是由开关的最大额定电压限制。除此以外,还可以实现更高的系统鲁棒性和可靠性,且不会对实际信号及其精度产生影响。此外,开关关断时泄漏电流非常低,所以也不需要使用额外的限流电阻。

image.png

2.配有集成式双向ESD单元的过压保护

ADI公司(ADI)提供的四通道单刀单掷(SPST)开关ADG5412F采用了这种输入结构。无论现有电源多大,此开关都可以承受高达±55 V的永久过压。这四个通道每个通道上集成的ESD单元都可以箝位高达5.5 kV的瞬态电压。在过压条件下,只有受影响的通道会打开,其他通道继续正常工作。

结论

得益于这种过压保护开关,电路可以大大简化。与传统的分立式解决方案相比,无论是在确保精密信号链的出色开关性能方面,还是在优化空间使用率方面,这种解决方案都具有明显优势。因此,ADG5412F提供的过压保护特别适用于恶劣环境下的高精度测量应用。

作者简介

Thomas Brand2015年加入德国慕尼黑的ADI公司,当时他还在攻读硕士。毕业后,他参加了ADI公司的培训生项目。2017年,他成为一名现场应用工程师。Thomas为中欧的大型工业客户提供支持,并专注于工业以太网领域。他毕业于德国莫斯巴赫的联合教育大学电气工程专业,之后在德国康斯坦茨应用科学大学获得国际销售硕士学位。联系方式:thomas.brand@analog.com


声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    轧机牌坊滑板压亏修复的新方法

    电子发烧友网站提供《轧机牌坊滑板压亏修复的新方法.docx》资料免费下载
    发表于 03-14 16:16 0次下载

    OVP保护芯片:为何电子工程师需要它?功能、作用全解析

    电器, 市面上快充充电器产品质量的参差不齐, 也需要平芯微的保护芯片提高安全性和质量可靠性。 如: TWS 耳机, 电子烟这种靠近人头部
    发表于 03-06 10:20

    氢压机轴承位磨损维修的新方法

    电子发烧友网站提供《氢压机轴承位磨损维修的新方法.docx》资料免费下载
    发表于 03-01 16:23 0次下载

    工程结构振弦采集仪的新技术与新方法研究

    工程结构振弦采集仪的新技术与新方法研究 工程结构振弦采集仪的新技术与新方法研究旨在提高采集仪在工程结构振动监测中的性能和可靠性。以下是一些可能的研究方向: 1.传感器技术改进:研究新型传感器技术
    的头像 发表于 12-20 13:36 143次阅读
    工程结构振弦采集仪的新技术与<b class='flag-5'>新方法</b>研究

    一种产生激光脉冲新方法

    等离子体中脉冲压缩的概念 英国和韩国的科学家提出了一种产生激光脉冲的新方法,其功率是现有激光脉冲的1000多倍。 科学家们使用计算机模拟联合研究,展示了一种压缩光的新方法,以充分提高光的强度,从真空
    的头像 发表于 12-07 06:32 225次阅读
    一种产生激光脉冲<b class='flag-5'>新方法</b>

    IC封装中快速创建结构的新方法

    IC封装中快速创建结构的新方法
    的头像 发表于 12-06 16:34 234次阅读
    IC封装中快速创建结构的<b class='flag-5'>新方法</b>

    应对传统摩尔定律微缩挑战需要芯片布线和集成的新方法

    应对传统摩尔定律微缩挑战需要芯片布线和集成的新方法
    的头像 发表于 12-05 15:32 325次阅读
    应对传统摩尔定律微缩挑战需要芯片布线和集成的<b class='flag-5'>新方法</b>

    基于PMSM 控制系统仿真建模的新方法

    电子发烧友网站提供《基于PMSM 控制系统仿真建模的新方法.pdf》资料免费下载
    发表于 11-29 11:22 0次下载
    基于PMSM 控制系统仿真建模的<b class='flag-5'>新方法</b>

    一种产生激光脉冲的新方法

    英国和韩国的科学家提出了一种产生激光脉冲的新方法,其功率是现有激光脉冲的1000多倍。
    的头像 发表于 11-20 16:56 254次阅读
    一种产生激光脉冲的<b class='flag-5'>新方法</b>

    VLSI系统设计的最新方法

    电子发烧友网站提供《VLSI系统设计的最新方法.pdf》资料免费下载
    发表于 11-20 11:10 0次下载
    VLSI系统设计的最<b class='flag-5'>新方法</b>

    防雷保护元件(MOV、GDT、TVS)的特点 |深圳浪拓防雷

    量大、响应速度慢、寄生电容大,在实际应用中,常与GDT串联应用,减缓老化,提高可靠性,延长使用寿命。2、陶瓷气体放电管GDT:开关保护
    发表于 11-08 14:54

    一种改善微波模块增益指标温度特性的新方法

    电子发烧友网站提供《一种改善微波模块增益指标温度特性的新方法.pdf》资料免费下载
    发表于 10-25 10:05 0次下载
    一种改善微波模块增益指标温度特性的<b class='flag-5'>新方法</b>

    USBブート用ドライバ誤認識後のドライバ更新方法

    USBブート用ドライバ誤認識後のドライバ更新方法
    发表于 07-11 20:20 0次下载
    USBブート用ドライバ誤認識後のドライバ更<b class='flag-5'>新方法</b>

    一种流过保护电路原理分析

    保护
    YS YYDS
    发布于 :2023年06月28日 16:20:59

    USBブート用ドライバ誤認識後のドライバ更新方法

    USBブート用ドライバ誤認識後のドライバ更新方法
    发表于 05-15 19:09 0次下载
    USBブート用ドライバ誤認識後のドライバ更<b class='flag-5'>新方法</b>