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[参考译文] ESD和对蓄电池短路/接地保护运算放大器缓冲器选择

admin
Guru**** 687860 points
Other Parts Discussed in Thread: TLE2141-Q1, LM7705, TMUX7462F
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/1091988/esd-and-short-to-battery-ground-protected-opamp-buffer-selection

主题中讨论的其它部件：TLE2141-Q1， LM7705， TMUX7462F

您好，


我需要保护多个(40个) 5V电平模拟输出，防止ESD和对蓄电池短路/接地故障。
这是一个汽车系统(ECU测试设备)，蓄电池为12V或24V电平。 保护高达36V的短路是很好的。

我认为最好的方法是使用由电池电压提供的电压随动器配置的运算放大器来实现这一点。
某些运算放大器数据表指出，在功耗额定值中，它能够持续对任一电源短路。
我不喜欢使用散热器，但可以使用。

简而言之，我的要求；
-36V或以上单电源，
-运算放大器输出最大电流额定值可能为25mA或更高，
-输入共模范围必须包括0V-5V范围，
-输出必须短接(连续首选)至任一电源，
-输出应受到ESD保护(无需遵守任何标准，但应持久耐用)
 附加ESD保护设备不是首选，但可能是。
-多个封装版本更好，我更喜欢四个版本。

我已检查以下设备；
TLE2024AMDW：数据表中未指定ESD等级
OPA4191IDR：仅指定对地短路，不指定对V+短路
OPA4172IPW：仅指定了对地短路，不指定对V+短路
LT1014DMDWREP：数据表中未指定ESD等级
OPA4196ID：仅指定对地短路，不指定对V+短路

您是否有更好的替代方案来满足此要求？

此致

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    TI__Guru**** 687860 points
    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。

    您好，Ibrahim，

    您应该阅读ISO 1.675万-2。

    Kai

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    TI__Guru**** 687860 points
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    您好，

    感谢您提供文档建议。
    我认为我不需要遵循这些要求，因为它们太多了。
    我的测试设备既不会在车辆中使用，也不会测试ECU硬件。
    其主要用途是模拟ECU应用软件测试的ECU输入。
    ESD保护和对蓄电池/接地短路保护对我来说足够了。

    此致

  • 0
    TI__Guru**** 687860 points
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    您好Ibrahim，

    您似乎已经很 好地缩小了应用的运算放大器选择范围。  根据您所述的要求，TLE2024AMDW最接近满足所有这些要求。 它看起来是 我们产品系列中最适合的运算放大器，能够满足所有要求。

    LT1014DMDWREP可能工作，但25 mA输出电流要求可能成为限制因素。 OPA4191IDR和OPA4196ID仅指定输出对地短路，并且不保证对电源短路，因此不能保证这种情况。 OPA4172IPW是一种通用运算放大器，不属于我们的产品责任范围。 有关该产品的信息，请联系通用运算放大器e2e。

    另一个值得考虑的是TLE2141-Q1，一种汽车额定运算放大器。 但是 ，在产品要点中，最小短路输出电流被指定为20 mA，因此它 可能会在25 mA输出电流上稍短。 请记住，大多数精密运算放大器通常不需要驱动高输出电流负载(<~.10 mA)。 需要高输出电流输出的运算放大器通常被指定为这样的运算放大器。

    https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tle2141-q1.pdf

    如果您想继续使用TLE2024AMDW，TLE2141-Q1或 LT1014DMDWREP，我可以联系我们的质量部门，看看他们是否可以提供ESD信息。  它们是较旧的产品，因此如果它们有ESD信息存档，则可能仅限于HBM和MM测试。

    此致，Thomas

    精密放大器应用工程

  • 0
    TI__Guru**** 687860 points
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    您好，Ibrahim，

    请记住，将负电源电压针脚连接到0V的常用单电源OPAMP在其输出端不能完全降至0V。 即使饱和输出电压非常接近0V，OPAMP性能(如线性化开环增益或速度)也会在某些较高的输出电压下开始下降。 在以下模拟中，可以看到从0V到5V的100Hz正弦波输入信号：

    使用缩放：

    e2e.ti.com/.../ibrahim_5F00_tle2024.TSC

    如果输出电压确实必须降至0V，则一个补救方法是在负电源电压针脚处使用较小的负电源电压，例如LM7705的帮助提供的电压。

    -运算放大器输出最大电流额定值可能为25mA或更高，[/报价]

    您的确切含义是什么？ OPAMP应能输出和吸收至少25mA的输出电流？ 还是提供输出短路电流保护，将输出电流限制在25mA以下？

    - 36V或更多单电源，

    36V乘以25mA短路电流可提供0.9W的散热。 这将极大地加热OPAMP，如果一次有多个输出短路，则对四路OPAMP来说可能是致命的。

    此类OPAMP必须驱动的确切负载是多少？ 负载电阻是多少？负载电容是多少？ 是否有电缆连接到输出？

    此外，这些运算放大器的输入连接了什么？ 输入电压是否能超出0...5V范围？ ESD怎么样？ 同样，电缆是否连接到输入端？

    Kai

    [/quote]
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    TI__Guru**** 687860 points
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    您好，Kai，

    很抱歉回复较晚，我现在很忙，仍在搜索此问题的最佳选项。

    您指出了一个我忘记检查的重要问题。 谢谢你。
    最小输出电压超过0.5V对我的应用完全无用，最小10mV非常精细。
    对于大多数5V模拟传感器，0至0.5V范围是"超出范围"区域。
    我不喜欢使用负电源。

    我正在驱动ECU模拟传感器输入。 它们具有1k至100k的上拉或下拉接地/12V/24V/5V。
    在这种情况下，最坏的情况是1k上拉至24V，而运算放大器输出驱动至零电压需要24mA。
    只有几个引脚需要这种大电流，其中大多数只需要几个mA电流。
    这些针脚暴露在中断盒上，因此用户可能会错误地将这些针脚短接到其中一个导轨上。
    很可能短的持续时间较短，但如果用户没有注意到由于连接错误而短，则可能会延长较短的持续时间。
    多通道设备中的一次短路正常。

    36V是短时间过压条件。 蓄电池电压通常为24V或12V。
    在24V型号中，25mA对应于0.6W，但如果运算放大器输出的电流更强，则会消耗更多功率。

    OPAMP输入是安全的，将连接到印刷电路板上的5V DAC输出。

    适合我的情况的理想设备是过压保护模拟开关，
    如果输出短路到5V以上，则无需电流消耗，断开连接是最佳方法。
    但在我的电压级别中找不到类似此功能的设备，
    所以我正在调查运算放大器是否有任何设备可以满足这一要求。

    谢谢，此致，
    元

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    TI__Guru**** 687860 points
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    您好，Mete，

    即使使用了提供短路保护的OPAMP，我也不能直接触摸开关盒中的+24V或0V，如下所示：

    使用此方案，在安装所需的上拉或下拉时，您永远不能直接接触+24V或0V，电流始终受永久安装的1k电阻器的限制。

    Kai

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    TI__Guru**** 687860 points
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    您好，Mete，

    在Kai的评论中增加了内容；大多数IC仅在内部提供保护，以防止用于为IC供电的电源(正极和负极)内的输出对电压短路，从而导致输出电流阱/源短路电流ISC。  但是，如果对超过IC电源电压的电压短路 ，最有可能导致位于输出和其中一个导轨之间的ESD保护二极管的正向偏压。 因此，它不会受到内部 ISC电路的保护，并且可能导致ESD结构损坏，除非电流受到外部方式的限制-请阅读下面链接下的应用说明。  尽管此应用说明解决了大多数汽车解析器电路中的单电源条件，但在双电源应用中也可以实施类似的保护方案。 同样，类似的方案也可以更广泛地使用，以保护 任何模拟IC免受因其输出电压意外短路而导致的各种故障状况，而这些电压超出了用于为其供电的电源。

    https://www.ti.com/lit/an/sboa447/sboa447.pdf?ts=1616630049631&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

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    您好，Kai，

    感谢您的提议。 我的情况不同。
    BreakoutBox和ECU不可接触，我只是设计模拟器设备。
    用户需要测试BreakOutBox旁边ECU侧传感器针脚的短路故障。
    在ECU应用软件开发中，经常需要插入这些S2GND/S2Batt故障。
    用户将使用飞线进行短路，并且在测试过程中做错误的一侧短路的可能性很高。
    因此，保护蓄电池和所需的运算放大器输出之间的直接接触。

    谢谢，此致，

    元

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    TI__Guru**** 687860 points
    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。

    您好，Marek：

    感谢您的解释。
    在我的条件下，运算放大器电源电压与输出短路电压相同。
    因此，我认为不需要像文档中那样的其他二极管。

    此致，
    元

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    正确。  如果IC电源电压和输出短路电压相同，则内部短路保护应正常工作，因此您无需实施应用说明中讨论的任何外部保护方案。  即 除非 IC没有内部热保护，并且封装内的功率耗散(在短路情况下)可能 导致 结温超过IC指定的绝对最大值(通常为150°C)。

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    您好，

    我找到了一款完美贴合的保护装置TMUX7462F来解决此问题。
    此外，还有一个备用部件ADG5462F，但TI的设备具有更好的规格。

    感谢您的提议。 Thomas的答案是最恰当的答案。

    此致，
    元