Защита входов схемы от перенапряжений и скачков напряжения обычно выполняется с помощью диодов, подключенных к шинам питания, или же подключенных к земле стабилитронов или супрессоров. К сожалению, при больших энергиях входных выбросов подключение диодов к питающим шинам приводит к всплескам в шинах питания и влияет на другие компоненты из-за индуктивности питающих шин, отключения регулятора и т. д. Стабилитроны имеют ограниченную способность к поглощению энергии, а супрессоры имеют большую емкость и поэтому подходят только для низкочастотных приложений.
 |
|
| Рисунок 1. | Защита от бросков напряжения обеспечивается диодами D1, D2 и D3 или D4, D5 и D6, направляющими энергию выбросов в землю. |
По сравнению с этими подходами схема на Рисунке 1 имеет много преимуществ:
- широкая полоса пропускания и малая емкость;
- высокая устойчивость к броскам напряжения, поскольку диоды могут выдерживать пиковый ток до 50 А;
- непрерывный ток 1 А;
- быстрый отклик.
Кроме того, схема не влияет на шины питания и подходит для защиты нескольких линий ввода-вывода, поскольку линии могут совместно использовать общее напряжение смещения. Можно дополнительно улучшить время отклика, используя более быстрые диоды, печатную плату с земляным слоем, малоиндуктивные короткие соединения и конденсаторы высокочастотной развязки, расположенные вблизи выводов.
Схема смещает диоды D1 и D4 в обратном направлении до напряжений ±1.2 В, соответственно. Для получения напряжения ±1.2 В резисторы R1 и R2 смещают две пары диодов D2/D3 и D5/D6, соответственно. R1 и R2 предотвращают попадание входных бросков на шины питания. В зависимости от полярности выброса путь его прохождения идет на землю либо через диоды D1, D2 и D3, либо через D4, D5 и D6. При установленном смещении ±1.2 В максимальный размах сигналов, с которыми работает схема, составляет ±1 В. Выше этого уровня диоды D1 и D4 начинают открываться и искажать сигнал. Для тестирования схемы использовался конденсатор 100 мкФ/50 В, заряжаемый до напряжения 30 В и затем разряжаемый на вход. Работа схемы иллюстрируется изображениями экрана цифрового запоминающего осциллографа на Рисунке 2. На Рисунке 2а при RS = 100 Ом уровень пика составляет приблизительно 3.5 В, а установление до 2 В происходит за 15 нс.
|
|||||||
| Рисунок 2. | Тесты с заряженным до 30 В конденсатором на входе показывают отклик схемы в масштабе 25 нс/дел (а) и 1 мс/дел (б). Наблюдение на большом временном отрезке демонстрирует восстановление конденсатора связи (в). |
||||||
На Рисунке 2б показан тот же отклик, что и на Рисунке 2а, но в горизонтальном масштабе 1 мс/дел. Отклик на Рисунке 2в получен при тех же условиях, но представлен на большом временном отрезке, чтобы продемонстрировать восстановление конденсатора связи. Если оставить RS = 0, пик вырастет до 10 В, а установление произойдет за 500 нс. Таким образом, необходим резистор RS с каким-то небольшим сопротивлением, например 100 Ом.
Купить 1N4935 на РадиоЛоцман.Цены
