保護3線(xiàn)制模擬輸出

      讓我們從幾個(gè)示例開(kāi)始。在這些示例中，我們試著(zhù)保護系統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，這樣做會(huì )導致ESD損壞。 工業(yè)控制系統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。 與環(huán)境寄生效應耦合在一起的開(kāi)關(guān)瞬變會(huì )生成高頻輻射和耦合射線(xiàn)。

　　你在保護模擬輸出時(shí)所需要應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，通常情況下持續時(shí)間少于100ns。你的電路應該利用這些差異來(lái)提供保護，同時(shí)又不干擾模擬輸出的信號完整性。

　　圖1.衰減和轉向概述

　　衰減和轉向可被用來(lái)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)路應用中使用這些策略來(lái)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的無(wú)源組件，諸如鐵氧體磁珠和電容器，來(lái)衰減高頻信號。在圖2中，每個(gè)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(lái)衰減高頻信號。

　　我在電路的每一級之間加入了串聯(lián)導通元器件，以限制那些被鉗制到不同電壓電勢的節點(diǎn)間的電流。我將電阻器用作針對電流輸出和電壓輸出內節點(diǎn)的串聯(lián)導通元器件。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)導通元器件，在仍舊限制高頻電流的同時(shí)保持DC準確度。

　　轉向使用二極管來(lái)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(jiǎn)言之，你應該根據以下標準選擇TVS二極管;

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

　　圖2中還包括一個(gè)使用肖特基二極管的鉗位至電源軌級，這個(gè)二極管有助于將瞬變值保持在電源軌的范圍內，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(zhù)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該具有低正向電壓的特點(diǎn)，但是保護電路中使用的二極管需要在即使傳導高電流時(shí)也保持低正向電壓。

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