保護3線制模擬輸出

      讓我們從幾個示例開始。在這些示例中，我們試著保護系統(tǒng)不受以下情況的影響：

　　在靜電放電 (ESD) 不安全的環(huán)境中安裝或校準某些系統(tǒng)，這樣做會導(dǎo)致ESD損壞。 工業(yè)控制系統(tǒng)往往跨越很遠距離并且有可能暴露在自然危險下，諸如雷擊，的大型系統(tǒng)。 與環(huán)境寄生效應(yīng)耦合在一起的開關(guān)瞬變會生成高頻輻射和耦合射線。

　　你在保護模擬輸出時所需要應(yīng)對的瞬變情況與其生成的低壓 (<24V) 和低頻 (<10kHz) 信號十分不同。工業(yè)瞬變是高電壓，高達15kV，和高頻，通常情況下持續(xù)時間少于100ns。你的電路應(yīng)該利用這些差異來提供保護，同時又不干擾模擬輸出的信號完整性。

　　圖1.衰減和轉(zhuǎn)向概述

　　衰減和轉(zhuǎn)向可被用來充分利用工業(yè)瞬變的高頻和高壓組件。圖2顯示了在4-20mA電流環(huán)路應(yīng)用中使用這些策略來保護單通道，16位DAC8760的保護電路。

　　圖2. 示例保護電路

　　衰減利用支持基于頻率做出響應(yīng)的無源組件，諸如鐵氧體磁珠和電容器，來衰減高頻信號。在圖2中，每個輸出端子上的100nF電容器與瞬變發(fā)生器的源阻抗相互作用來衰減高頻信號。

　　我在電路的每一級之間加入了串聯(lián)導(dǎo)通元器件，以限制那些被鉗制到不同電壓電勢的節(jié)點間的電流。我將電阻器用作針對電流輸出和電壓輸出內(nèi)節(jié)點的串聯(lián)導(dǎo)通元器件。鐵氧體磁珠用作反饋環(huán)路之外的電壓輸出路徑中的串聯(lián)導(dǎo)通元器件，在仍舊限制高頻電流的同時保持DC準確度。

　　轉(zhuǎn)向使用二極管來改變高壓信號方向，使其遠離模擬信號鏈。然后，你可以使用瞬變電壓抑制器 (TVS) 二極管將電能引入接地，或者使用肖特基鉗位至電源軌二極管將電能引入電源軌。

　　簡言之，你應(yīng)該根據(jù)以下標準選擇TVS二極管;

　　工作電壓：二極管在不傳導(dǎo)大電流時可以承受的最大電壓。這個值應(yīng)該足夠高，以確保二極管不會影響正常的電路運行。 擊穿電壓：這個電壓使TVS二極管開始導(dǎo)電。這個值應(yīng)該足夠低，以便將瞬變電壓保持在電源軌范圍內(nèi)。 功率額定值：當二極管的確擊穿時，他將傳遞很大的電能，需要相應(yīng)地設(shè)定功率。

　　圖2中還包括一個使用肖特基二極管的鉗位至電源軌級，這個二極管有助于將瞬變值保持在電源軌的范圍內(nèi)，其原因有二：

　　TVS二極管擊穿電壓很少與電源配置相匹配。 TVS二極管擊穿電壓將隨著其上所傳遞的電流的增加而增加。

　　雖然所有肖特基二極管應(yīng)該具有低正向電壓的特點，但是保護電路中使用的二極管需要在即使傳導(dǎo)高電流時也保持低正向電壓。

　　圖2中的電路針對TIPD153開發(fā)而成，他是一款保護DAC8760不受IEC6100-4測試套件影響，通過工程評估的高精度設(shè)計。