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[参考译文] OPA2991:OPA2991 在抗扰度测试中的损害

Guru**** 2668255 points

Other Parts Discussed in Thread: OPA2991

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1594550/opa2991-opa2991-damage-in-immunity-tests

器件型号: OPA2991

您好:

我们目前正在开发一个客户项目:能量传感器(功率计量和监控设备)  

我们使用  OPA2991  AS:

2-电压 — 电流转换器  (适用于器件的第二个通道)  20mA 电流环路  

 

我们对产品进行了 EMC 认证、在某些测试(ESD:8KV 接触/15KV 空气)、(EFT +/–4KV)(浪涌+/–4KV)期间、OPA2991 在许多情况下已损坏。

我们增加了许多保护阶段:

1 个压敏电阻 (RV3)

2 - TVS (CR11)

3 个 DM 电容器

4-共模扼流圈 (L12)

有任何建议可以更好地保护此设备?

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    Mohamed,

    1. 下面是通用输入保护方案。  它具有多层保护。
    2. 假设在 Vin 上施加了过载信号。  R1 和 TVS3 可保护运算放大器输入。  TVS3 是双向 TVS。  TVS3 的反向关断电压应设置为输入信号范围(在本例中为+/–15V)。  该电阻器可限制流入 TVS 和进入运算放大器输入端的电流。  增大 R1 将提高保护级别、但会降低带宽、增加噪声并可能增加失真。   
    3. R2 和 C4 提供第二层保护。  为 C4 选择远大于信号输入范围的额定电压。  RC 滤波器会减慢使其超过 TVS3 的任何瞬态。  它还会滤除输入端的噪声、并进一步限制流入运算放大器输入端的电流。
    4. 使其通过 TVS3 和 RC 输入滤波器的任何过载都会施加到 OPA2991 上的输入 ESD 保护二极管。  过载信号将通过 ESD 二极管引导至其中一个运算放大器电源。  如果过应力为正、则将引导至正电源;如果过应力为负、则将进入负电源。  这就是为什么添加了 TVS1 和 TVS2 的原因。  这些单向 TVS 器件会将电源钳位在安全水平。  选择电源 TVS 器件、使反向关断电压等于最大工作电源电压(在以下示例中为 VR = 15V)。
    5. 下面的文档介绍了运算放大器内部保护以及 我介绍的一些方法:  https://www.ti.com/lit/an/spva018/spva018.pdf 

      

    此致、艺术

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    您好 Arthur、

    由于我们应用中 OPA 的输出连接到器件的输出 (S+、S-)、 因此最过载信号通过其传输、因此我们在输出级中添加了保护功能

    • 我们已经在 VR=18.8V 的电源 (+/–18V) 中添加了双向 TVS 二极管(应该使用单向?)
    • 我们已经有用于电源 2.2uF 的去耦电容器
    • OPA 输入中已经有电阻器 R1=100K、可限制电流

    尽管有这些保护措施、但鉴于高水平的抗扰度测试、我们还是发现 AOP 已损坏、您有其他建议可以改进电路保护吗?  

    最好的肉酱

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    Mohamed,

    1. 对于电源、应使用单向 TVS 二极管。  这样做的原因是为了防止反向电源电压。  例如、正电源上击穿电压为 16V 的双向 TVS 二极管会将电源限制为+/–16V、而单向二极管会将其限制为+16V 和–0.7V。
    2. 我前面的说明介绍了输入过载保护。  输入故障很常见、该方法效果很好。  输出过载故障的处理难度更大、因为对可添加到输出的串联电阻大小存在限制。  输出端有一个 22 欧姆的电阻器、这会有所帮助。  您可以在环路内添加一个更大的电阻器。  在环路内放置一个电阻器可以让运算放大器校正电阻器上的任何压降。  在环路内添加更大的电阻器将因电阻器上的压降而限制输出摆幅、并限制运算放大器的输出电流驱动。  除了较大的电阻外、您还应保留 22 欧姆电阻器、因为 22 欧姆电阻器将有助于提高稳定性。  还可以添加二极管钳位器或次级 TVS。  对于 严重过载、添加几层保护通常很有帮助。
    3.  您还可以用 PTC 保险丝代替保护电阻器。  PTC 保险丝是一种在故障条件下在高电流下跳闸以实现高串联电阻的器件。  故障消失后、PTC 保险丝复位回低电平值。  这主要对持续故障有用、但我认为您的问题是瞬态故障。  因此、PTC 保险丝在您的情况下可能对您没有帮助。
    4. https://www.ti.com/lit/an/sboa630/sboa630.pdf 介绍了输出保护器如何帮助保护运算放大器+ DAC。
    5. 您甚至可以在项目 2 下的电路图中添加额外的保护层。  D3 和 RV 可以实现这一点、但保护层越多越好。
    6. PCB 布局可能会对保护级别产生影响。  最好使用短布线。  在施加过应力的点与保护器件具有大量电感之间、应使用长布线。  根据布局的不同、电感可能会延迟保护器件的过应力、而不会延迟运算放大器的过应力。  关键是确保保护器件靠近过载信号、并且不能远离电感可能使保护延迟的位置。

    希望这对您有所帮助。  此致、艺术