[参考译文] OPA2188：OPA2188输出保护

您好 JimmyLee、

另一种方法是使用钳位电路限制 OPA2188输出电压。 在下图中、我展示了如何将 SMF15A 瞬态电压抑制器二极管(TVS)添加到电源线中。ZHCS500肖特基二极管用作导向二极管、连接 TVS 二极管。 所示的 TVS 二极管的击穿电压范围为16V 至18V。  

如果向 OPA2188输出引脚施加略高于电源电压的电压、则其中一个肖特基二极管可能会发生正向偏置。 哪个取决于施加的电压的极性。 TVS 二极管将在其击穿电压下导通、并将电源引脚钳制在该电压下。 如果 TVS 击穿发生在17V、并且肖特基二极管正向电压为0.35V、则输出将被阻止在17.35V 以上  

肖特基二极管将连接在输出引脚和电源引脚之间的内部 OPA2188 ESD 保护二极管分流。 此肖特基二极管比硅 ESD 二极管提前导通、可防止二极管导通并传导过高的电流。 ESD 二极管的额定最大直流电流为10mA。  

此外、如果电路可以承受该电阻、在反馈环路内的 OPA2188处添加一些串联电阻有助于限制电流。 这将提供额外的保护。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

你好、Jimmy、

请尝试以下电路。 请检查是否存在返回 OPA188的过压和过大电流阱。 如果不起作用、我们将在周一找到更好的解决方案。 OPA188输出端的600Ohm 电阻器需要是功率电阻器。 请使用 Thom 推荐的 TVS、因为我的型号中没有该器件。  

如果 Vout 仅驱动交流信号、则可以在 OPA188的输出端放置一个1uF-10uF 陶瓷电容器。 它将阻止直流信号和输出端的短路情况。 在这种情况下、可以大大简化保护电路。  

/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/14/OPA188-Short-Protection-01302021.TSC

封闭的是仿真。 您可以绕过仿真并找到最佳的保护方案。  

最棒的

Raymond

您好 Raymond、

感谢您的帮助。另一项要求是  输出电压在拉电 流或灌电流为4mA 时变化在±5mA 以内、因此其输出阻抗不能太大。我可以取消 R2并 将 R1增大到600 Ω？除边、交流和直流输出都是必需的。

你好、Jimmy、

您能否尝试以下高达+/-60V 的短路保护电路？

当输出电流短接至+/-60V 时、我尝试限制输出电流。 它将需要在 R1 (3.63W)和 R2 (1.23W)上使用功率电阻器(背面两个值更高的功率电阻器彼此相邻)。 我建议对功率 R1和 R2的热耗散进行平均分频、这意味着您必须降低 R1并增加 R2。 我建议使 R1=R2=200 Ω、或 R1=200 Ω、R3=300 Ω。 您可以自己进行仿真。  

此外、您还需要选择更高功率的 IN4148或类似肖特基来处理接近最大值的短电流 25°C 时的 IF (avg) 150mA 额定电流。  

如果您有其他问题、请告知我们。  

最棒的

Raymond  

你好、Jimmy、

如果您的短路保护问题得到解决、请告知我们。 如果有、请关闭查询。  

如果您需要更多助手、请告知我们。   

最棒的

Raymond

您好、Raymond、

很抱歉更新太晚了。根据您的建议，R2的电阻仍然过高。 这可能会导致较大的增益误差、而负载的阻抗较小、我们需要 0.1%的增益误差。

你好、Jimmy、

请尝试以下方法。 我在仿真中删除了 R2或 R2=0、并将 R1增大到了600 Ω|| 10uf 电容器、R1仍需要2W 电阻器。 您可以通过类似的方法来实现、方法是略微增加 R1并降低直流短路时的热耗散。   

如果您有其他问题、请告诉我。

最棒的

Raymond

谢谢 Raymond、

它看起来很棒、我稍后会尝试它。 这里 R3的圆素是什么？  

你好、Jimmy、

R3会进一步限制流入 OPA188的电流。 ISC 规范的额定值为-18mA 并持续(每个运算放大器封装仅适用于一个 ISC 短接)。 我希望这将足以在 OPA188中提供短路保护。   

最棒的

Raymond

你(们)好，Ray

我在  PCBA 上发现了 BSS139H6327的封装错误。 只需交换栅极和源极，一切正常、可在 ±60V 下将电流低至7mA。

很抱歉、我不会 采用您建议的电路，、因为它的 PCB 空间较小、2W 电阻器更昂贵。

根据 进一步的测试、当 的输入频率高于2khz 或输出振幅高于5V 时、我发现放大器 OPA2188似乎具有压摆率引起的失真。 我们需要 10V 正弦波 输出 @ 4kHz、其 SR 仅为0.25V/us、低于   数据表中列出的规格0.8V/us。

你好、Jimmy、

但 TINA-TI 仿真看起来不错：

e2e.ti.com/.../jimmy_5F00_opa188.TSC

什么连接到 OPA2188的输出？

Kai

你好、Jimmy、

当我执行之前的短路保护电路时、仿真以10kHz 的频率完成。 如 Kai 的仿真所示、OPA188工作正常。 如果您在 OPA188反馈环路内部短接 n 个 MOSFET、则仿真结果应在其输出端不会出现失真。  

示波器屏幕截图中显示的失真可能是由反馈环路中使用的 n 个 MOSFET 的非线性部分(欧姆到饱和)和体二极管导致的。   

从先前的仿真中可以看到、如果将600Ohm 增加到1kOhm、将电容器从10uf 降低到4.7uf 或2.2uf、则当输出短接至+/-60Vdc 时、电阻器的热耗散约为0.7W 左右。 您可以将0.5W 电阻器相互叠放在一起、并在额定电压下构成1W (您不必为此使用高价2W 电阻器、并降低成本)。 如果0.5W 不可用、您可以尝试常规1/4W 类型、但需要将多个输出并联。

如果您需要额外的助手、请告知我们。  

最棒的

Raymond  

你好、Jimmy、

可能限制器已设置在中？

e2e.ti.com/.../jimmy_5F00_opa188_5F00_2.TSC

我无法使 BSS139 Spice 模型运行。 所以我采用了 DN2540 :-)

Kai

尊敬的 Kai 和 Raymod：

根据您的仿真、它会 由于重负载而出现波形削波失真。 我的电路中没有重负载(仅2m 双绞线和探针)。

当我短接内部限幅器时、失真仍然存在。当我用 LME49860替换 OPA2188时、失真消失。

你好、Jimmy、

运算放大器不喜欢驱动复杂负载 (例如电容负载)。 使用2m 双绞线时、L 和 C 复合负载未知、可能会导致运算放大器的驱动 稳定性问题。  

OPA2188在大约2MHz 时具有增益带宽积(GBP)、而 LME49860在大约55MHz 时具有 GBP。 由于电路增益为32V/V、OPA2188中的可用带宽仅为2MHz/32=62.5kHz；LME49860中的可用带宽约为1.7MHz。 由于复数负载未知、因此您无法将两个器件与观察到的器件进行比较。

我相信您根据最新的设置信息观察到的是运算放大器稳定性问题。 对于 OPA2188、运算放大器引线的长度和复数负载可能会在0dB 处产生不充分的相位裕度；对于 LME49860、可能仍在0dB 处具有足够的相位裕度、因此在运算放大器输出端未出现失真。 2米长的双绞线后的负载类型是什么？ 顺便说一下、示波器引线还具有10pF 左右的电容。  

KI 和 I 未对具有重负载(Iout <7mApeak)的 OPA2188电路进行仿真、该电路完全处于运算放大器的输出驱动能力范围内)。 长引线是驱动问题的一部分、可能也是您使用的负载类型。

我假设您已经解决了+/-60V 短路问题。 请向我们提供额外的负载信息、我们或许能够为您提供建议。   

最棒的

Raymond

您好、Raymond、

除了电缆和探头之外、我的测试设置没有其他负载。当我拔下电缆并对 引线上的输出进行脏探时、其行为完全相同。  一旦输出电流 超过 阈值   、内部限幅器将充当6.8mA 恒定电流源、而输出波的顶部和底部将在上升沿或下降沿被电平削波而不是偏移。  

你好、Jimmy、

请在运算放大器的输出端放置一个100Ω Ω 电阻器、然后在100Ω Ω 电阻器后指向或单击测量探针。 我想知道振荡是否是由测量探针的电容引起的。 请告诉我结果。  

最棒的

Raymond

‘ve 测试结果如下。 失真仍然存在