הבנה של איומים על

מגבר תפעולי הם מכשירים חזקים להפליא, אך הם נשארים פגיעים לתנאי הטיפוח יתר שיכולים לפגוע בביצועים או לגרום לכישלון קטסטרופלי.אירועים של Overvoltage שמקורם במקורות מגוונים, כל אחד עם פרופיל אנרגיה ייחודי ומנגנון כישלונות.הכרה באיומים אלה הוא הצעד הראשון לקראת תכנון קלט או רשת אספקה.

  • (FLT:0) Input Overdrive: 1FLT כאשר מתח קלט עולה על מסילות האספקה על ידי יותר מנפילה דיודה (ברמה של 0.3–0.7 V עבור מבנים פנימיים ESD), זרמים נוכחיים באמצעות דידות טפילטיות.זה יכול לגרום לצמד או erodeאיגרות חוב.
  • (FLT:0) מקרי חלוף באופן זמני: FLT:1 אירועים חמים-plugback inductive voback from ממסרים או מנועים, והחלפת רעש מ- DC-DC ממירים כופים ספייקטים על מעקה של חשמל. Op-amps יש דחייה מוגבלת של כוח באופן זמני בתדרים גבוהים, כל כך עוברים מהירים לתוך האותות ומתח פנימי.
  • (FLT:0ESD ו- חשמלית overstress (EOS): אנדרל 1) מודל גוף האדם (HBM) ומודל החיובי (CDM) הפרשות במהלך הטיפול יכולות להזריק את הספיקים ברמת הברק.
  • (FLT:0) מתחים של קוממון מעבר למסילות:FLT:1 ב מעגלי ניטור נוכחיים או גבוהים, מתח משותף עשוי לעלות באופן לגיטימי על ההיצע החיובי.ללא הגנה, שלב הקלט עשוי להיכנס להתמוטטות הפוכה, מה שגורם לנסיגה קבועה או נזק.

יצרנים מציינים את הדירוג המקסימלי המוחלט של מתח קלט (לעתים קרובות VFLT:0earssFLT:1 - 0.3 V ל VFLT:2DDFLT 3 + 0.3 V) ו מתח אספקה. exceed מגבלות אלה, אפילו ברגע, רוקן ערבויות אמינות.טכניקות ההגנה המתוארות מתחת לדגם בתוך אזור ההפעלה הבטוח שלו (SOA) תחת כל התנאים האפשריים.

המונחים: Fundamental Protection Components

ארסנל ההגנה הפשוט ביותר מורכב מסדרה אלמנטים שוטפים ומתקני קליטת מתח.כאשר משולבים כראוי, הם יוצרים מחסום סופג אנרגיה טרנספורמטיבית לפני שהוא מגיע לתנודות קלט או אספקה רגישות.

סדרה נוכחית-Limiting Resistors

התנגדות שהוצבה בסדרה עם כל סטיג הופך מתח לתוך זרם מבוקר.הדיונים הפנימיים של ESD, אשר בדרך כלל מטפל פחות מ 10 mA רציף, יכול בבטחה לנער את זרם זה למסילות האספקה אם נשמר בתוך גבולות.בחירת ההתנגדות הנכונה דורש איזון הנוכחי נגד אות.

(ב) ב[[1924]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]

(ב) ויקרא י"ד): "וְאֶתְמַרְתָּבְהִיתִיתִי אִם הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא" (ויקרא י"ד, ט"ד)

הגנה על דגימה 5-V-supply מ +15 V עולה דורשת לפחות (15 - 5 - 0.6) / 0.005= 1.88 k ⁇ . A סטנדרטי 2.2 k ⁇ התנגדות עובד, אבל העונש הוא רעש ושקיקה. רזוותר רעש תרמי (4kTRB) מוסיף ישירות לרצפה הרעש המועדפת, והטיה זורם דרך RLTF:0MLIVERDRE יוצר מקבילה נמוכה יותר, אך לא ניתן למנוע את הפחתת כמות גבוהה יותר של רעש.

(הופנה מהדף "הההתעצמות" (ב) "המתנגדים להגדלת הצורות" (ה) ל"התמונים שאינם מונעים תצורה", הם חובה.FLT:0Texas Instruments" הערה על הגנת קלטות FLT:1 מציעה משוואות עיצוב מפורטות וטיפים פריסה.

2. Clamping Diodes

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) , (ב) ,ב"ד) ,"התחילה" (ב"ב) או "הההפסקה לאחור) הם פופולריים בגלל ה-VFLT הנמוך שלהם:0FuaFLT:1 (0.3-0.4 V ב-1 מ') והחלמה מהירה.

האתגר הוא שמסילות האספקה חייבות לספוג את האנרגיה המחוספסת; אחרת מתח הרכבת עצמו עלול לעלות ולנזק רכיבים אחרים.הוספת דיודה של TVS או Zener בין סיכות האספקה משמש כמגפת משנית, תוך התעלמות מההאשמה הנוכחית לקרקע.FLT:0Analog מכשירים של מכשירים על מגבר הגנה מפני גלגולים 1:1 ממחיש כמה מפודות על מנת לפסולת גבוהה.

Transient Voltage Suppressors (TVS Diodes)

דידות טלוויזיה הן מכשירי סף-שבירה שהונדסו לספוג גלי חשמל גדולים טרנסיאליים. Placed ישירות על פני סיכות קלט או בין מסילות אספקה וקרקע, הם clamp גבוה אנרגיה ב picothers. בניגוד Zener diodes אופטימיזציה עבור רגולציה מתח, דידות טלוויזיה יש שטח גדול מאוד ויכול לעמוד בפסגות הנוכחיות של עשרות של amperes.

(ב) , ; ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עבור קלט-הגנה-על-ידי הטלוויזיה של ה- PCB, Capacitance הוא קריטי.הרבה טלוויזיות יש קפיית צומת של עשרות עד מאות של פיקופאראדים, אשר יכול להגביל רוחב פס או לגרום oscillation במגירים מהירים גבוהה. pt מיוחד-captance TVS (למשל, NUP4201 או DVIC-R2) מאפשר למזערי של מתח גבוה יותר, לפני ה-F-F מהיר יותר, החליקציה גבוהה, החל מטווח גבוה יותר, החל מצמצם את ה-F-F-F-F1, מאפשר למינימום של קיבולת גבוהה יותר, החל מצמצם גבוה יותר, החל מצמצם את ה-FD2, החל מצמצם את ה-F-FDFDFDFDF במהירות גבוהה, מאפשר למינימום של ⁇ גבוה יותר, כלומר, מאפשר למינימום של קיבולת גבוהה יותר, החל מצמצם את ה-FD62, כדי להקלידורד גבוה יותר, מאפשר למינימום של קיבולת גבוהה יותר, כדי למינימום של קיבולת גבוהה יותר, החליקפיסה גבוה יותר, החל מטווח גבוה יותר של קיבולת גבוהה יותר, החל מטווח גבוה יותר, החל מטווח גבוה,

4. Zener Voltage Limiters ו- Shunt Regulators

דידות זן יכולות לשמש כדגימות מתח פשוטות, אבל יש להם הברכיים רכות ואימפולס דינמי גבוה יחסית, מה שהופך אותם פחות מדויקים מאשר רכיבי טלוויזיה ייעודיים.כאשר בשילוב עם מפיץ התנגדות או מעגל פעיל, הם יוצרים מנעול מתפתל מותאם אישית. זן מהקלט לקרקע, ואחריו דירוג התנגדות סדרה, מגביל את המתח החל של Zenamp-התמר, כך לא צריך להיות מחוסם מוקדם יותר, כי אין צורך להגביל את המתח הנוכחי.

מעגלים Active clamp באמצעות phos ו-MosFET מציעים בקרת סף מדויקת. גישה נפוצה היא להשתמש גלאי מתח IC (למשל, TPS3700) המנטר את ההיצע או מתח קלט ומניע מתג סדרה FET. כאשר מדבק יתר על המידה הוא מזוהה, MOSFET כבוי, מכבה את המעגל מטה בתוך מיקרו שניות.

אדריכלות הגנה מתקדמת

עבור מערכות קריטיות המשימה, שילוב של שכבות הגנה מרובות והפעלה ייעודית הגנה יתר על המידה (OVP) ICs מספק את החוסן הגבוה ביותר.

קונסולות של OVP ICs ו- Surge Stoppers

התקנים Analog, מקסימב Integrated ו- Texas Instruments מציעים בקרים מונוליטיים OVP (למשל, LTC4367, MAX6495, TPS2595) שמניעים את ה-N-channelFETs חיצוני כדי ליצור פורץ מעגלים אלקטרוני. אלה לפקח על מתח קלט, על מנת לזהות מתח מתמשך, לכבות את MOSFET בתוך מאות ננומטרים אחרים, הם יכולים לעמוד על מתח נמוך יותר, כולל מנעולים חשמליים, כולל כמה רכיבי VART, כולל פחות או יותר.

במערכות מחשוב נתונים, מגברי רווח הניתנים לתוכנה (PGAs) ומניפסט מכשירים (ב-amps) ממוקמים לעתים קרובות בקצה הקדמי.ב-amps כגון AD8221 כוללים הגנה משולבת קלט, אבל אמצעים חיצוניים של OVP עדיין מומלץ לסביבות קשות. A surge stop IC להציב את הכוח של הלוח בlet יכול להגן על כל המסילות הרכבת, בעוד שאמצעי ה-Side על קווי ה-Frempients המהירים.

הגנה על DC Circuits

דוגמאות של Precision בשימוש בקנה מידה של משקל, ציוד רפואי, או ממשקי חיישן דורשים הגנה כי לא מקטין את ההתחלה שלהם וסחף.הוספת סדרה התנגדות ודידות מגבירים את הטיה הנוכחית והמתח ההתחלתי. גישה טובה יותר משתמשת מעגל clamp מדויק עם מתג MOSFET שנפתח רק במהלך אירוע overvoltage, שמירה על נתיב אותות נקיים תחת תנאים רגילים, לדוגמה, LTC הוא מעגל קלסטרופלי עם טווח נמוך של תדרי (R) עם טווח מוקדם של תדרים מסוג זה הוא מוגבל של רשת מעצימה (RV).

טכניקה נוספת מיישמת רשת הגנה ייעודית באמצעות מחיקה של JFETs. JFET אלה בדרך כלל עם נמוך מאוד על התנגדות, מתן הגבלת זרם נוכחית לתוך מתחים גבוהים מבלי להתפזר כוח משמעותי במהלך פעולה נורמלית. כאשר overvoltage מתרחשת, JFET צובט, הגבלת זרם הנוכחי לכמה מ"מ הדגימות זה הוא נפוץ אפילו מלוכדים.

המונחים: Op-Amp Protection Considerations

במהירות גבוהה של דגימת O-amp (gain-bandwidth Product > 100 MHz) מציג אתגרים ייחודיים להגנה מפנים parasitic capacitance נמוך, ומבנים ESD לעתים קרובות להתמודד רק 1-2 kV HBM. הוספת רכיבי לולאה סטנדרטיים עם 5-10 pF capacitance מציג הפחתה משמעותית ועלייה זהירה בתגובה נמוכה.

מעגלי Crowbar

מעגל crowbar מזהה overvoltage ולאחר מכן קצר-circuits את רכבת האספקה, מפוצץ פתיל או טיול פוליפוזה, ובכך להסיר כוח לחלוטין.זה נפוץ יותר עבור הגנה על אספקת חשמל אבל יכול להיות מותאם עבור מערכות אדפטציה רגישה או מפוספס. aסיליקון מבוקרת רף (SCR) מופעל על ידי סף Zener יכול לדגום את הרכבת לתוך microthers, אם כי זה דורש קיבולת משולבת עבור מעגל חזק יותר עבור מעגל חזק, אם כי הם לא יעיל יותר עבור crush aCM.

טכניקת בידוד

כאשר דגימה אופוס חייבים לסבול מתחים משותפים מתמשכת מחוץ לטווח האספקה שלה, בידוד גליוני או ממשקים ליניאריים בעלי מתח גבוה להיות הכרחי.מבודדים מגבר (למשל, AMC1311) ומבודדים את רמות דלה-סיגמה יש לספק בידוד עד כמה קילובות, ביטול כל קשר חשמלי ישיר שיכול לשאת overtage, עבור עיצובים מופחתים, אך ניתן לבודדים של חומרת, לאחר מכן, כדי להפחית את רמת הפחתת תשומת לב גבוהה, אך ניתן לפירוק של חומרת, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, כדי ירידה גבוהה של חומר נפץ, לאחר מכן, כדי ירידה של חומרת, כדי ירידה של חומרת, כדי ירידה של חומרת, כדי ירידה של חומרת, כדי ירידה של חומרת, כדי ירידה של חומרת, כדי ירידה של חומרת של חומר ניקוי גבוה של כמה קילו-מפולטים, לאחר מכן, ניתן לטפל בדרגה גבוהה של פגום, עם ירידה של כמה קילוב.

דוגמאות ליישומים מעשיים

הבנת האופן שבו טכניקות אלה משלבות במערכות אמיתיות מסייעת למעצבים לבחור את רמת ההגנה המתאימה.שני תרחישים נפוצים ממחישים את העקרונות.

הגנה על מגבר שונה ב- Motor Drive

מגבר אחר המשמש לחישה הנוכחית בכונן מנוע חייב לעמוד בתנודות נפוצות מ 0 V עד 48 V בעוד ה- סמן מופעל מ ±5 V. הפתרון משתמש הבדל גבוה מגבר מגבר (למשל, INA149) עם נוגדנים מדויקים מסוג V.

הגנה על חיישן גבוה-האמפדה Amplifier

דיפר דיוק (למשל, OPA2189) בשימוש עם חיישן pH יש דרישות דליפות קלט מתחת 1 pA. סדרה התנגדות כ 1 k ⁇ מותר, אבל clamping diodes חייב להיות דליפות אולטרה-נמוכה. השתמש ב- BAV199, סדרה כפולה מחוברת עם דליפת לאחור מתחת 100A בטמפרטורה.

עיצוב וקידום הטוב ביותר

אפילו מרכיבי ההגנה הטובים ביותר נכשלים אם הם ממוקמים באופן לא נכון או אם השפעות פרציטיות מתעלמות.הפרקטיקות הבאות מבטיחות שרשת ההגנה עצמה אינה הופכת למקור של חוסר יציבות או דיוק מרודן.

  • (FLT:0) שמור על ההגנה קרוב ל- pin:Felo 1 Place TVS diodes, clamping diodes, וסדרה מתנגד בתוך כמה מ"מ של קלט הדגה כדי למזער אינדוקציוניזם parasitic. a track יכול לצלצל עם קפיטלנס דיודה, גרימת מיצוי מתח על פני תבוסה.
  • (FLT:0) השתמש במטוס קרקע מוצק: FLT:1; מטוס קרקע נמוך-אימפריאל מסייע זרמים טרנסיים לחזור ללא פיתוח ⁇ מתח גדולים. להימנע מקרקע הגנה מפני תחמושת; גישה של כוכבים לרשת ההגנה מפחיתה הפיכה משותפת.
  • (FLT:0) מסילות אספקה של קרמיקה ביסודיות: ההרחבה 1 (FLT:1 ; אספקת אספקה) מושתרים על ידי חוטי קרמיקה נמוכים (NF במקביל ל 10 μF) שהונחו ישירות על פי נתוני אספקת הדגמה.
  • (FLT:0) עיצוב עבור נתיבים הנוכחיים של תקלות הגרועים ביותר: ריצוף 1 (סימול: ⁇ ) או חישוב שבו זרמי גלאזן לזרום.וודא כי עקבות PCB יכולים להתמודד עם זרם הדופק ללא נפיחות. עבור גלות אנרגיה גבוהה, להשתמש הקלה תרמית וצלילים רחבים יותר (למשל, 1 מ"מ למפר של הדופק).
  • (FLT:0) רכיבי הגנה אלקטרוניים עם שולי: FLT:1 ראט טלוויזיות ודירוגי כוח דיודה לטמפרטורה. at 85 מעלות צלזיוס, טלוויזיות S diode מדורגות עבור 400 W ב 25 מעלות צלזיוס יכול רק לטפל 200 W.תמיד לאמת על טווח הטמפרטורה התפעולית המלא.
  • (FLT:0)Afree הוספת רווח לרשתות הגנה: FIRLT:1 , Resistors המשמשים להגבלת הנוכחית לא צריך לשנות את רווח רשת משוב המיועד.בצורות לא מונעות, הסדרה חייבת להיות מחוץ ללשכה משוב; אחרת, היא מציגה מפיץ מתח המקטין את דיוק, אלא אם כן המשוב נלקח מהצד המאובנים של התנגדותו.

אימות ואסטרטגיות בדיקה

מעגלים הגנה חייבים להיות מאומתים עם בדיקות פונקציונליות ובדיקות מתח לפני הפריסה.התאוששות רק על סימולציה אינה מספיקה משום שרכיבים פרציטיים וגלימות גלאז' בעולם האמיתי יכולים לחשוף חולשות בלתי צפויות.

  • (FLT:0) בדיקות חסינות טרנספורמטיביות: 1.FLT 1 החל גלימות גלאז סטנדרטיות (IEC 61000-4-4-5, למשל, 1.2/50 מיקרומטר ו- 8/20 μs הנוכחי) לעוצמה ולסמן נמלי תפוקה של דגימת ה-E-mp עבור כל סטייה; גם למדוד את הניקודות כדי לאשר שהן נשארות בתוך מפרטים.
  • (FLT:0)Automated overvoltage גורף: ההרחבה של אספקת חשמל בת-התכנת כדי להגדיל את מתח הקלט מעבר לטווח הרגיל תוך שימת אספקת ה-Emp הנוכחית והתפוקה של ה-Ep. עלייה פתאומית באספקת הנוכחים מעידה לעתים קרובות קדימה דידות הגנה מובנות או נצ'אפ.
  • (FLT:0) הדמיה תרמית בתנאים פגומים: FIRLT:1 החל מעומס מתמשך ממש מתחת לנקודת הנסיעה, ולהשתמש במצלמה תרמית כדי לבדוק כתמים חמים.גם אם הדגה משתנה, חבילה קטנה טלוויזיה S diode עשוי להתחמם ובסופו של דבר להיכשל קצר, כך מדידת הטמפרטורה שלה היא חיונית.
  • (FLT:0) Noise and offset Measure לפני ואחרי הלחץ:BuildFLT 1 כדי לזהות נזק מאוחר, למדוד מתח הילוך, זרם הטיה, ורעש מתח לפני בדיקות מתח ושוב לאחר כל אירוע עלייה.

הגנה על מערכת כוללת

הגנה יעילה של הדג היא בלתי נפרדת מהאסטרטגיה להגנה ברמת המערכת. Input מחברים, כבלים, אספקת חשמל, ואפילו המתחם חייב להיחשב.כבלים ממוחסים, ferrite נחנק על קווי חשמל, ואספקה כוח סובלנית transient-סובייקטיבית להפחית את חומרת הגלים המגיעים ל- דגימת ה- Op-amp. בסביבות תעשייתיות, המשלבת בקר OVP ברמה של לוח עם viealic יוצרת תקשורת מעטה לעומת מספר רב-מסוגים של אבטחה ו-מחזיקים.

מסקנה

הגנה על מגברי תפעול ממעל לטיפוח דורש גישה שכבתית המשלבת הדגימות חזקות, מגבילה נוכחית, בחירה זוירה רכיב, ומשמעת PCB הפריסה.טכניקות בסיסיות - להקות מתנגדות, משככי קלדות שאקי מדגימות, ו- TVS מדכאים - אפילו את רוב האיומים בעולם האמיתי כאשר הם מוחלים בהבנה של אנרגיה ופסיבי רוחב פסים מסחריים עבור סביבות משולבות קיצוניות, מבטיח בדיקות הגנה סטנדרטיות של תהליכים אלה.