用過壓故障保護模擬開關代替 分立保護器件

漏電流是高阻抗電路的主要誤差來源。任意漏電流都可能 產生顯著的測量誤差。

低電容和低電荷注入也對快速建立至關重要。這可使數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)實現(xiàn)最大的數(shù)據(jù)吞吐量。

新型ADI故障保護開關的漏電性能非常出色。正常工作時， 漏電流處于低nA范圍內，這對在許多應用中進行精確測量至 關重要。

最重要的是，即使其中一條輸入通道處于故障狀態(tài)，防漏性 能依然十分出色。這意味著，在修復故障前，可繼續(xù)對其他 通道進行測量，因而系統(tǒng)停機時間得以縮短。ADG5248F 8:1 多路復用器的過電壓漏電流如圖8所示。

高阻抗系統(tǒng)的典型故障模式是在發(fā)生故障時使漏極輸出拉至供電軌。

圖8.ADG5248F 過電壓漏電流的溫度特性

故障診斷

大部分新型ADI故障保護開關還采用了數(shù)字故障引腳。FF引腳是通用故障標志，表示其中一條輸入通道處于故障狀態(tài)。 特殊故障引腳(或SF引腳)可用于診斷哪一路特定輸入處于 故障狀態(tài)。

這些引腳對在系統(tǒng)中進行故障診斷非常有用。FF 引腳首先向用戶發(fā)出故障警告。隨后，用戶可輪詢數(shù)字輸入，然后SF 引腳將報出哪些特定開關或通道處于故障狀態(tài)。

系統(tǒng)優(yōu)勢

故障保護開關新型產品系列的系統(tǒng)優(yōu)勢如圖9所示。無論是 在確保精密信號鏈的出色模擬性能方面，還是在系統(tǒng)魯棒性 方面，該產品系列為系統(tǒng)設計人員帶來的優(yōu)勢都非常巨大。

圖9.ADI 故障保護開關—特性和系統(tǒng)優(yōu)勢

與分立保護器件相比，其優(yōu)勢非常明顯，這些優(yōu)勢已在前文詳細說明。專有高電壓工藝和新型開關架構還賦予了ADI故 障保護開關新產品系列多項優(yōu)于同類解決方案的優(yōu)勢。

業(yè)界領先的RON平坦度，非常適合精密測量

業(yè)界領先的故障漏電流，能夠在未受故障影響的其他通道上繼續(xù)工作(比同類解決方案性能好10倍)

器件配備副故障電源，可實現(xiàn)精密故障閾值設定，同時還能維持出色的模擬開關性能

適合系統(tǒng)故障診斷的智能故障標志

應用范例

圖10所示的第一個應用范例是過程控制信號鏈，其中，微控制 器可監(jiān)控多個傳感器，例如RTD或熱電偶溫度傳感器、壓力傳 感器和濕度傳感器。在過程控制應用中，傳感器可能連接在工 廠中一條非常長的電纜上，整條電纜都有可能出現(xiàn)故障。

此范例采用的多路復用器是ADG5249F，該器件已針對低電 容和低漏電流進行優(yōu)化。對于此類小型信號傳感器測量應 用，低漏電流非常重要。

模擬開關采用±15 V電源，同時副故障電源設置為5 V和 GND，能夠保護下游PGA和ADC。

主傳感器信號通過多路復用器傳至PGA和ADC，而故障診斷 信息則直接發(fā)送至微控制器，用于在發(fā)生故障時提供中斷功 能。因此，用戶可收到故障狀況的警告，并確定哪些傳感器 發(fā)生故障。然后便可派出技術人員對故障進行調試，必要時 可更換發(fā)生故障的傳感器或電纜。

得益于業(yè)界領先的低故障漏電流規(guī)格，當其中一個傳感器故 障、正在等待更換時，其他傳感器可以繼續(xù)執(zhí)行監(jiān)控功能。 如果沒有這種低故障漏電流，一條通道發(fā)生故障可能導致所 有其他通道無法使用，故障被修復后才可重新使用。

圖10.過程控制應用范例

圖11中的第二個應用范例是數(shù)據(jù)采集信號鏈的一部分，其 中，ADG5462F通道保護器可增添額外的價值。在此范例中， PGA采用±15 V供電，而下游ADC則具有0 V至5 V的輸入信 號范圍。

通道保護器位于PGA 和ADC 之間。采用±15 V 作為主電源， 以獲得出色的導通電阻性能，而其副供電軌則采用0 V 和5 V 電壓。正常工作時，ADG5462F 允許信號通過，但會將PGA 的所有過電壓輸出箝位至0 V 和5 V 之間，以保護ADC。因 此，與前面的應用范例一樣，目標信號輸入范圍會在平坦的 RON 工作區(qū)域中。

圖11.數(shù)據(jù)采集應用范例

總結

用具有過電壓保護功能的模擬開關和多路復用器代替?zhèn)鹘y(tǒng) 分立保護器件可在精密信號鏈中提供多項系統(tǒng)優(yōu)勢。除了節(jié) 省電路板空間外，代替分立器件的性能優(yōu)勢也非常明顯。

ADI公司提供多種具有過電壓保護功能的模擬開關和多路復 用器。表1和表2列出了最新的故障保護器件產品系列。這些 產品系列采用專有的高電壓和防閂鎖工藝打造而成，能夠為 精密信號鏈提供業(yè)界領先的性能和特性。

產品系列匯總

表1.低導通電阻型故障保護開關 產品 配置