放大器的瞬態過壓保護
發布時間:2011-05-26
中心議題:
圖1給出了一個過壓保護例子,由齊納二極管Z1和Z2、電阻R1和R2以及二極管D1組成。MAX4372放大器的共模電壓範圍為0至28V,足以測量6V至18V範圍的汽車電池電壓。但是,拋負載電壓可能達到35V,而且會持續0.5秒,恰好超過了放大器的30V最大額定輸入電壓,必須通過外部電路保護放大器。

圖1.該檢流放大器帶有保護電路(上部電路元件),適合於共模電壓高於30V的應用。
采用不同的輸入保護電阻R1和R2(分別為2kΩ和1kΩ),可以避免輸入失調電壓引起的額外誤差,能夠平衡放大器偏置電流不均衡造成的影響。關於這些電阻的選擇,請參考應用筆記3888:“帶有輸入串聯電阻的電流檢測放大器的性能”。
齊納二極管Z1和Z2的標稱擊穿電壓為24V,這兩個管子的耗散功率足以在35V峰值拋負載條件(35V拋負載電壓減去1kΩ串聯電阻R2的24V鉗位電壓)下承受大約11mA吸電流。
圖2是當移走D1時,35V拋負載脈衝下放大器的輸出。施加電壓為電池標稱電壓,所要求的輸出電壓為1V(輸入VSENSE=50mV、增益=20)。出現拋負載電壓時,齊納管把輸入共模電壓鉗位在大約24V,放大器輸出經過幾個短暫的波動後穩定到0V。

圖2.移走二極管D1後,圖1電路的工作波形。
雖然標稱電壓為24V,兩個齊納管因為個體差異和不同的工作電流(Z1工作電流是5.5mA,Z2為11mA),其擊穿電壓存在一定的差異。因此,(VZ1-VZ2)作為差模檢測電壓會產生一個所不希望的輸出瞬變。如果想消除這一瞬態電壓,可以在Z1或Z2上串聯一個二極管。二極管會在拋負載時使(VZ1-VZ2)置於正值或負值,在放大器輸出端轉換成電源擺幅的輸出(VCC或GND),避免輸入瞬變時產生隨機的輸出波動。
圖3a所示為二極管與Z1串聯時電路的工作情況,放大器輸出被置於正電源電壓。圖3b所示為二極管與Z2串聯時的情況,電路迫使放大器輸出置於負電源電壓。

圖3.圖1電路中,D1分別與Z1(a)、Z2(b)串聯時,電路的工作波形。
- 放大器的瞬態過壓保護
- 采用不同的輸入保護電阻
- 平衡放大器偏置電流
圖1給出了一個過壓保護例子,由齊納二極管Z1和Z2、電阻R1和R2以及二極管D1組成。MAX4372放大器的共模電壓範圍為0至28V,足以測量6V至18V範圍的汽車電池電壓。但是,拋負載電壓可能達到35V,而且會持續0.5秒,恰好超過了放大器的30V最大額定輸入電壓,必須通過外部電路保護放大器。

圖1.該檢流放大器帶有保護電路(上部電路元件),適合於共模電壓高於30V的應用。
采用不同的輸入保護電阻R1和R2(分別為2kΩ和1kΩ),可以避免輸入失調電壓引起的額外誤差,能夠平衡放大器偏置電流不均衡造成的影響。關於這些電阻的選擇,請參考應用筆記3888:“帶有輸入串聯電阻的電流檢測放大器的性能”。
齊納二極管Z1和Z2的標稱擊穿電壓為24V,這兩個管子的耗散功率足以在35V峰值拋負載條件(35V拋負載電壓減去1kΩ串聯電阻R2的24V鉗位電壓)下承受大約11mA吸電流。
圖2是當移走D1時,35V拋負載脈衝下放大器的輸出。施加電壓為電池標稱電壓,所要求的輸出電壓為1V(輸入VSENSE=50mV、增益=20)。出現拋負載電壓時,齊納管把輸入共模電壓鉗位在大約24V,放大器輸出經過幾個短暫的波動後穩定到0V。

圖2.移走二極管D1後,圖1電路的工作波形。
雖然標稱電壓為24V,兩個齊納管因為個體差異和不同的工作電流(Z1工作電流是5.5mA,Z2為11mA),其擊穿電壓存在一定的差異。因此,(VZ1-VZ2)作為差模檢測電壓會產生一個所不希望的輸出瞬變。如果想消除這一瞬態電壓,可以在Z1或Z2上串聯一個二極管。二極管會在拋負載時使(VZ1-VZ2)置於正值或負值,在放大器輸出端轉換成電源擺幅的輸出(VCC或GND),避免輸入瞬變時產生隨機的輸出波動。
圖3a所示為二極管與Z1串聯時電路的工作情況,放大器輸出被置於正電源電壓。圖3b所示為二極管與Z2串聯時的情況,電路迫使放大器輸出置於負電源電壓。

圖3.圖1電路中,D1分別與Z1(a)、Z2(b)串聯時,電路的工作波形。
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