為什么在低壓應(yīng)用中我們要選擇高精度電壓鉗位？

ALD最近宣布了一種針對低壓電子系統(tǒng)的低功耗，高精度鉗位解決方案。為什么我們首先要在此類系統(tǒng)中使用電壓鉗制？

電壓鉗位電路用于保護(hù)電子系統(tǒng)免受電源和信號線上有害電壓瞬變的影響。下面描述了需要高精度電壓鉗位的示例應(yīng)用。

精密ADC設(shè)計圖。

ADC驅(qū)動器提供的模擬信號可能會超出ADC的指定輸入范圍，因?yàn)楫?dāng)ADC使用5 V電源供電時，驅(qū)動器的工作電壓為±15V。過壓情況可能會對ADC造成永久損壞或降低其性能。如上所述，ADC輸入通常具有內(nèi)部保護(hù)二極管，當(dāng)輸入電壓超過規(guī)定范圍時，該二極管會導(dǎo)通。但是，這些二極管不能在較長時間內(nèi)承載大電流。因此，需要某種外部過壓保護(hù)。

為什么高精度電壓鉗位通常是理想的解決方案？我們需要將模擬輸入與ADC的輸入范圍進(jìn)行匹配。如果沒有高精度鉗位電路，則模擬信號應(yīng)限制在ADC參考電壓以下的保守水平。這將浪費(fèi)ADC的動態(tài)范圍和分辨率。

傳統(tǒng)解決方案

可以在驅(qū)動器輸出端使用一對齊納二極管或肖特基二極管，以保護(hù)ADC免受過壓情況的影響。與ADC內(nèi)部二極管相比，這些外部二極管具有更高的連續(xù)電流傳導(dǎo)能力。

提供輸入保護(hù)的鉗位。

二極管性能的幾個方面應(yīng)被視為具有有效的鉗位電路。當(dāng)鉗位電路未激活時，二極管應(yīng)具有低反向泄漏電流，以免增加系統(tǒng)功耗。

此外，二極管應(yīng)在信號路徑中增加可忽略的寄生電容。此外，增加的寄生電容不應(yīng)隨施加的電壓電平而顯著變化。這很重要，因?yàn)榧纳娙莸姆蔷€性行為會降低系統(tǒng)的整體諧波失真。

另一個重要參數(shù)是二極管的反向恢復(fù)時間。通過快速反向恢復(fù)，當(dāng)模擬信號返回到ADC輸入范圍時，二極管可以立即關(guān)斷。這使系統(tǒng)在過壓情況下能夠快速恢復(fù)其正常運(yùn)行。

還有許多其他類型的高速電壓鉗位，每種鉗位都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

出于多種原因，齊納二極管不適用于低電壓，低功率鉗位電路。

首先，齊納二極管吸收大量電流。精密齊納二極管可吸收高達(dá)50 μA的泄漏電流（有些甚至可吸收20 mA）。這不能為我們提供可接受的低功耗電路保護(hù)解決方案，該電路僅消耗數(shù)百納安的電流。其次，即使是精密的齊納二極管也無法提供精確定義的閾值電壓。它們的閾值電壓只有大約±2％的精度，無法滿足無線發(fā)射器，電池管理系統(tǒng)，超級電容器和能量收集應(yīng)用中常見的許多敏感電路的需求。

最后，齊納二極管通常不能提供非常低的鉗位電壓（例如，低至1.6 V）。

先進(jìn)線性設(shè)備公司的低壓，低功率電壓鉗位

Advanced Linear Devices（ALD）最近宣布了一種低功耗，高精度鉗位解決方案SABMBOVP，該解決方案針對5 V或以下的低壓電子系統(tǒng)。

這些模塊基于公司專有的EPAD技術(shù)，并采用超低壓精密增強(qiáng)模式MOSFET來實(shí)現(xiàn)低功耗，低壓鉗位解決方案。

SABMBOVP2XX的示意圖如下所示：

SABMBOVP2XX的示意圖。

該模塊監(jiān)控輸入電壓并導(dǎo)通輸出晶體管以將電壓鉗位在預(yù)定值。據(jù)說這種新解決方案在性能的幾個不同方面都優(yōu)于傳統(tǒng)的基于齊納鉗位電路。它的靜態(tài)電流小于100 nA，并提供更精確的閾值電壓。

響應(yīng)時間小于100 ns，并且模塊具有的浪涌電流處理能力大于100 mA。模塊提供的鉗位電壓遠(yuǎn)低于基于齊納二極管的解決方案。

重要的是要注意，該模塊不需要使用齊納鉗位電路時通常需要的任何其他組件，例如電阻分壓器，緩沖電路或穩(wěn)壓器。

結(jié)果，新解決方案可以降低復(fù)雜性和功耗。

編輯：jq