保护3线制模拟输出

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在我的上一篇帖子中,我谈到了集成技术是如何简化3线制模拟输出设计的。在这篇帖子中,我将为你展示一种方法来保护这些设计不受危险工业瞬变(会

在我的上一篇帖子中,我谈到了集成技术是如何简化3线制模拟输出设计的。在这篇帖子中,我将为你展示一种方法来保护这些设计不受危险工业瞬变(会导致电气过应力)影响。

让我们从几个示例开始。在这些示例中,我们试着保护系统不受以下情况的影响:

在静电放电 (ESD) 不安全的环境中安装或校准某些系统,这样做会导致ESD损坏。

工业控制系统往往跨越很远距离并且有可能暴露在自然危险下,诸如雷击,的大型系统。

与环境寄生效应耦合在一起的开关瞬变会生成高频辐射和耦合射线。

你在保护模拟输出时所需要应对的瞬变情况与其生成的低压 (<24V) 和低频 (<10kHz) 信号十分不同。工业瞬变是高电压,高达15kV,和高频,通常情况下持续时间少于100ns。你的电路应该利用这些差异来提供保护,同时又不干扰模拟输出的信号完整性。

图1.衰减和转向概述

衰减和转向可被用来充分利用工业瞬变的高频和高压组件。图2显示了在4-20mA电流环路应用中使用这些策略来保护单通道,16位DAC8760的保护电路。

图2. 示例保护电路

衰减利用支持基于频率做出响应的无源组件,诸如铁氧体磁珠和电容器,来衰减高频信号。在图2中,每个输出端子上的100nF电容器与瞬变发生器的源阻抗相互作用来衰减高频信号。

我在电路的每一级之间加入了串联导通元器件,以限制那些被钳制到不同电压电势的节点间的电流。我将电阻器用作针对电流输出和电压输出内节点的串联导通元器件。铁氧体磁珠用作反馈环路之外的电压输出路径中的串联导通元器件,在仍旧限制高频电流的同时保持DC准确度。

转向使用二极管来改变高压信号方向,使其远离模拟信号链。然后,你可以使用瞬变电压抑制器 (TVS) 二极管将电能引入接地,或者使用肖特基钳位至电源轨二极管将电能引入电源轨。

如果你想学习更多与TVS二极管相关的知识,我希望你看看我的同事Art Kay的这个系列博客,在这些博客发帖中,Art Kay解释了几个关键参数并提供选择技巧。

简言之,你应该根据以下标准选择TVS二极管;

工作电压:二极管在不传导大电流时可以承受的最大电压。这个值应该足够高,以确保二极管不会影响正常的电路运行。

击穿电压:这个电压使TVS二极管开始导电。这个值应该足够低,以便将瞬变电压保持在电源轨范围内。

功率额定值:当二极管的确击穿时,他将传递很大的电能,需要相应地设定功率。

图2中还包括一个使用肖特基二极管的钳位至电源轨级,这个二极管有助于将瞬变值保持在电源轨的范围内,其原因有二:

以上是:解决保护3线制模拟输出问题的详细资料教程