הבנת הצורך בוולפלקס קלמפינג באלקטרוניקה המודרנית

מערכות אלקטרוניות הן צפופות יותר ויותר, משלבות מיקרו-בקר רגישים, קו החזית האנלוגי, ולוחמי תקשורת הפועלים במתחי אספקה נמוכים. a brief Transient overvoltage - הנגרמים על ידי מעבר עומסים, פריקה אלקטרוסטטית, או גלי אספקה כוח - יכולים לגוון או להרוס את הרכיבים האלה.

עקרונות של וולטאז' קלמפינג

טפטציה clamping מגביל את המתח על פני רכיב למקסימום מוגדר, ללא קשר למתח קלט. aפאסיבי clamp משתמש דיוודה כדי לכווץ זרם עודף כאשר המתח קדימה עולה בערך 0.7 V, אבל זה לא ניתן להתאים וסובלים מטמפרטורה סחף. a Active clamp עם ampact משווה את המתח קלט לדיוק. כאשר הקלט עולה על ההתייחסות, סמן או דחף לתוך רמת t2.

היתרון העיקרי של clamp מבוסס הדג הוא כי רמת clamping ניתן להגדיר עם שני מתנגדים ואת הפניה מתח, עצמאי של מקור האות עכבות. mp גם מספק רווח, כך קלפט יכול לעבוד עם אות אדמדנים הרבה יותר נמוך מאשר מתח ההתייחסות, מה שהופך אותו אידיאלי עבור מעגלי חיישן.

כיצד Amp Achieves Precision Clamping

תצלום שלילי תצורה משוב כוחות את ההבדל המתח בין קלטות לאפס (קצר וירטואלי) על ידי חיבור המתח ההתייחסות לקלט הלא מרתיעה ואת האות לקלט המרתיע, הפלט יסיע את מסילות האספקה כפי שנדרש כדי לשמור את המטענים שווים. כאשר האות הוא מתחת לצומת, הפלט מרכבת אחת ואת האלמנט המתפתל (למשל, מהפך את עוצמת המשטח) או ממולך, כאשר האות הוא מעל למשטח זה, הוא מעל לגוון, או משקף, או משקף את השבר, הוא מעל להחלפה, או משקף, או משקף, או משקף את הדחף, הוא מעל לפענוח, או משקף את הדחף, הוא מעל למולך, או משקף את הדחף, כאשר האות.

עיצוב מעגל וולטאז' קלמפ עם Amp

מעגל clamp מעשי דורש בחירה של רכיב זהיר כדי לענות על מהירות, דיוק, דרישות כוח. החלקים הבאים מהווים את הליבה של דגימת חיובי חיובי בסיסי.

בחירה מתאימה

  • (FLT:0) מגבר תפעול:FLT:1hil לבחור מודל עם רוחב פס מספיק (מוצר מג'ין-פסוויד > 1 MHz עבור תגובה מיקרו-שנית), פלטה של רכבת אם המגה חייב לפעול ליד מעקה האספקה, ומתח נמוך (be 1 mV נמוך) עבור קלפיות מדויקות.
  • מקור המתח של התפלגות:0 (FLT:1 A zener diode עם סדרה התנגדות מספק התייחסות פשוטה, אבל zener מתח סובלנות של ±5 אחוזים וטמפרטורה לפשט דיוק. עבור ביצועים טובים יותר, להשתמש התייחסות מדויקת כינון כמו LM40 או מתח צגאפ.
  • (ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]] [ה]], [ה], [ה]]], [ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']''']'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
  • (FLT:0) התנגדו תומכים R1 ו- R2:03:FLT) 1 אלה קבעו את סף המתח clamp באמצעות הנוסחה V clamp = V ref × (1 + R2 / R1) כאשר ההתייחסות מוחלת על אי-מניעה קלט.בחר התנגדות ערכים ב 1 k ⁇ ל 100 k ⁇ כדי לשמור על רעש נמוך והימנעות מעודף כוח.
  • (FLT:0) להגנת פריטים: FLT:1 סדרה התנגדות (10 ⁇ - 1 k ⁇ ) בספקטרום קלט אמפ גבולות נוכחי במהלך אירוע overvoltage ולמנוע latch-up. a Small capacitor (1 nF עד 10 nF) על פני משוב התנגדות מקטין רעש גבוה ומשפר את היציבות.

המונחים:

התצורה הנפוצה ביותר היא התצורה של ההרחבה:0 [ה]המנעה של קלמפלופ פעיל (FLT: 1 [=] מתח ההתייחסות מוחל על קלט הלא-מעצור של ה- mp.הקלט המחוספס מחובר לצומת של הפעוט והעומס. משוב שמנוגד ל-R2 מחבר את הפלט להפחתה.כאשר העומס הוא מתחת למתח החיובי, מנסה להתגבר על הפלט הנוכחי, כמו גם על הפלט, כמו גם על ה-Ride (ה) ו-R2, כך, הוא הדחף הישר, הוא הדחף הישר, כך, הוא הדחף הישר, כלומר, הוא הדחף, כך, הוא הדחף, הוא הדחף, כלומר, הוא הדחף הישר, הוא הדחף, הוא הדחף, כלומר, הוא הדחף, כלומר, הוא הדחף, כלומר, כלומר, הוא הדחף הישר, על פני הדחף, על פני הדחף הישר, הדחף, הדחף הישר, על פני הדחף הישר, הדחף הדחף הדחף הדחף, על פני הדחף, הדחף, על פני הדחף, הדחף, אשר עומד על פני הדחף הישר, אשר עומד על פני הדחף הישר, הדחף, הדחף, הדחף הישר

ערכים משותפים

נניח שאנחנו צריכים לדגום 5 V אות ב-3.3 V עבור מיקרובקר I / O pin. עם V ref = 2.5 V מ LM4040, אנו בוחרים R1= 10 k ⁇ ו R2=3.2 k ⁇ (שימוש 3.3 k ⁇ ערך סטנדרטי) כדי להגדיר את V clamp = 2.5 VHz (1 +300/10000) ⁇ 3.

שלב שלב שלב שלב שלב בנייה

בצע תהליך זה כדי לבנות ולבדוק את הדגמת המתח על לוח לחם ללא מכר.

  1. (ב) ,0) מרכיבים:0 (Gather Properties: FLT:1) בחר את האמפ, ההתייחסות, המתנגדים, דיודה או FET, עקפיפות (0.1 μF ו-10 μF), ועומס קטן (למשל, 1 k ⁇ התנגדות).
  2. (ב) ויקרא ה': ויקרא י"ד): "ה' אלקים'" (ב) "ה')" (ב') ו'"ב)" (ב') ו'"ב')" (ב') ו'"ה', כ"ד')" (ב') ו')"ב')"ב')"ב', ו'.
  3. (FLT:0)לה את האמפ: ההרחבה 1 (FAVEFIR) השתמש בשקע DIP-8 או SMD מתאם חשמל. Connect. Connect Power pins 4 (V-) ו- 7 (V+) עם capacitors עקף.
  4. (ב) ,0) בניית רשת משוב: 1FLT 1 Connect R1 בין תפוקה ההתייחסות (לא למנוע קלט) וקרקע. Connect R2 מתוך הפלט המאולתר.
  5. (ב) אם משתמשים בשקודה, לחבר את הזעם שלה לפלט האמפ ולקטורד לצומת (בביצוע קלט) (בקיצור: ).
  6. (ב) [15] ,5 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  7. (FLT:0) Apply a test Sign:FLT:1hil השתמש גנרטור פונקציה גורף מ 0 V ל 5 V בשעה 1 kHz.עקוב אחר העומס עם אוקטילוסקופ.התפוקה צריכה לעקוב אחר הקלט עד למתח הדגימה שנקבע, ולאחר מכן שטוח.
  8. (ב) [ה]:0] מְמֶתְמֶתְלְהִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתָּבְבְתוֹ (ב:

בדיקות ופתרון בעיות

במהלך בדיקות, נושאים משותפים כוללים:

  • (ב) אין פעולה מדגימה: FLT:1המחשה, לבדוק כי מתח ההתייחסות הוא נוכח.בדוק את ה- mp מופעל כראוי.לוודא את הדירקדה מוכוונת כראוי (הטבע לתפוקה, קטודה לטעון).
  • (FLT:0) ,Oscillation: FLT:1; האמפ עשוי להסס ליד סף clamp עקב רווח גבוה ועומס קיבוליבי.הוספת סדרה התנגדות (10 ⁇ עד 100 ⁇ ) בין הפלט האמפ ואת הדיודה, וכולל מכווץ משוב קטן (10F עד 100 p) על פני R2.
  • (FLT:0) מתח קלאמפ נסחף עם טמפרטורה: FIRLT:1) להחליף את ההתייחסות הzener עם התייחסות מדויקת של LT1460 או REF3325.
  • (ב) ,0) תגובה נמוכה למגמות מהירות: ⁇ 1 (ב) השתמש ב-Amp במהירות גבוהה (קצב של 10 V / מיקרו) ו diodeshtky עבור מהיר יותר.

מחלוקות מתקדמות וריאציות

הפשטות השלילית Clamp

כדי להקליד מתחים שליליים, הפוך את הקוטביות הדיודי ולחבר את ההתייחסות לקלט.הרכבת השלילית של ה- Omp (V-) חייבת להיות מתחת לרמת הדגימה. a כפולה-בדרך כלל ניתן להשתמש באמפ, או קרקע וירטואלית ניתן ליצור עם מתפצלת.

חלון Clamp (Over- and Under-Voltage Protection)

השתמש בשתי סטיות: אחת לסף העליון ואחד לנמוך.התפוקות משולבות עם לוגיקה או (שני דיודות עם קטוודה משותפת) לטרנסיסטטור קלפי.זה מגן על עומסים משני העולים על מקסימום ומפלת מתחת למתח מינימלי.

תוכנית גמישה באמצעות DAC

להחליף את מתח ההתייחסות הקבוע עם פלט DAC, המאפשר לסף clamp להיות מותאם דינמי על ידי מיקרובקר.זה שימושי במערכות עם מצבי הפעלה מרובים (למשל, מכשירים מופעלים סוללות כי לעבור בין 3.3 V ו-1.8 V I / O).

High-Current Clamp

עבור עומסים שעשויים לצייר מאות מ"מ במהלך הדגימה, להוסיף עובר חיצוני טרנזיטור (למשל, כוח BJT או MOSFET) המונע על ידי ה- mp.הפלט של ה-Amp שולט בבסיס או בשער, ואת הטרנזיטור מטפל הנוכחי. הקפד לחמם את המכשיר אם המצב נמשך.

תגיות Active Voltage Clamps

  • (FLT:0) הגנה על קלט: 1FLT 1 Analog-to-דיגיטליים ממירים (ADCs) ניזוקים על ידי מתחים מעל המעקה האספקה שלהם. a דיוק clamp בין קלט אנלוגי לבין הפניה ADC מגן על הממיר תוך שמירה על ליניאריות מתחת לסף.
  • (FLT:0) ניתוק אות: חיישנים גשר 1FLT:1 כמו מד זנים ו RTDs לעתים קרובות לייצר אותות שונים שיכולים לעבור מעבר לטווח המשותף של המגבר. a clamp מבטיח את המגבר קלט להישאר בתוך רמות בטוחות.
  • (FLT:0) הספקת אספקה מנקה: FLT:1 במערכות עם מספר מסילות, קלפי יכול למנוע חזרה כוח כאשר אספקה אחת עולה מהר יותר מאשר אחר, הגנה על ICs מפני latchup.
  • (FLT:0) מנוע אלקטרוניקה: 1FLT:1 אוטובוס 12 V יכול לחוות עומס עוברי עד 40 V. a פעיל clamp על הרכבת 5 V של ECU מחזיק את המתח בטוח עבור microcontrollers.
  • (FLT:0) קווי תקשורת: RS-232, CAN, ו- RS-485 transceivers ליהנות מדגימות פעילות אשר מטפלות בריאציות של mode משותף ללא דליפה גבוהה של דיאודות הטלוויזיה.

יתרונות ומגבלות של קלמפ מבוסס Op-Amp

יתרונות

  • (FLT:0) דיוק מדויק מותאם לסף: יחס של 1FLT:1ir Resistor יכול להגדיר את מתח clamp ל בתוך 0.1% באמצעות התנגדות מדויקת והערות.
  • (ב) [15] ,0) ,Low דליפה מתחת לסף: FLT:1 בניגוד לקלפיות מבוססות zener, ה-Cream פעיל שואב זרם בלתי ניתן להחלפה עד לסף (רק ההטיה של ה-Amp הנוכחית של פיקואמפ).
  • (ב) תגובה:0 (FLT:1) A פיצוי כראוי על אמפ יכול להגיב תחת 1 מיקרו, מספיק עבור הרבה אספקת חשמל אירועים ESD.
  • (ב) אין פיזור כוח סטטי: 1 (העיגול) משתמש רק בזרם האמפ (מיקרו-אמפ) הנוכחי (מיקרו-אמפים נטולי פשטות) כאשר לא מדגימים.

הגבלות

  • (FLT:0)לא טיפול נוכחי: 1FLT 1 ללא טרנזיטור חיצוני, ה- mp יכול רק מקור / sink 20 mA ל 50 mA, הגבלת יישומים בעוצמה גבוהה.
  • (ב) אם מתח הקלט הולך באופן משמעותי מעבר למסילות האספקה, ה-IC עשוי לטבול בדגימות האמפ על ה-Amp לאספקת מסילות.
  • (ב) הסיכון להפחתה: 0 (הטבע הסגור) הופך את המעגל להסתברות לאי יציבות אם העומס הוא קיבוליבי.
  • (ב) ,0) תלויות מתח בכבדות: FLT:1 תפוקה של קלאמפ לא יכולה לעלות על רכבת האספקה של אמפ.עבור עומסים מעל 5 V, להשתמש במגפת גבוהה יותר כמו OPA187 (עד 36 V).

שיקולים של עיצוב אמיתי

בעת שילוב של קלמפ לתוך לוח מעגלים מודפס, לשים לב לפרסה. שמור את לולאת משוב קצר כדי להפחית את אינדוקציה.מקם את capacitors העקיפה קרוב ככל האפשר עבור סיכה כוח אמפ. השתמש מטוס קרקע כדי למזער הפיכה רעש. עבור טראנסים גבוה ⁇ , להוסיף טפר להיותאד בסדרה עם קלט כדי לחתוך.

סימס את המעגל באמצעות SPICE לפני בניית ניתוח transient עם דופק מהיר וריסום כדי לאמת את התגובה clamp. Tune את ה- C2 פיצוי (C2 במקביל עם R2) כדי להשיג clamp נקי, לא overshooting. aקישור חיצוני ל-FLT:0detailed יישום מ- Analog DevicesFLT:1 מספק תובנה נוספת לתוך טכניקות פיצוי.

מסקנה

פיתוח מעגל clamp מתח באמצעות OPES מציע דיוק, שיטת הגנה יעילה עבור אלקטרוניקה רגישה. על ידי הבנת הטופולוגיה משוב, בקפידה בחירת רכיבים, ובדיקה עבור יציבות, מעצבים יכולים ליצור קלאמפ חזק כי החוצהforms פתרונות פסיביים דיוק וגמישות.אם הגנה על קלט ADC מהיר או מיקרובקר מופעל סוללה, קלפט פעיל הוא תוספת חשובה למחזור של 2Fer: LT2xer: