最全面的在过压条件下保护ADC输入的方法-电路图讲解-电子技术方案

在设计ADC电路时，一个常见的问题是如何在过压条件下保护ADC输入。ADC输入的保护具有许多情况和潜在解决方案。所有供应商的ADC都在此方面具有相似需求。本文将深入分析过压情形中可能出现的问题、发生频率及潜在的补救措施。

ADC输入的过驱一般发生于驱动放大器电轨远远大于ADC最大输入范围时，例如，放大器采用±15 V供电，而ADC输入为0至5V。高压电轨用于接受±10 V输入，同时给ADC前端信号调理/驱动级供电，这在工业设计中很常见，PLC模块就是这种情况。。如果在驱动放大器电轨上发生故障状况，则可因超过最大额定值而损坏ADC，或在多ADC系统中干扰同步/后续转换。本文将重点讨论如何保护精密SAR ADC，如AD798x系列，但也适用于其他ADC类型。

试考虑图1中的情形。

图1.精密ADC设计的典型电路图

本电路代表AD798X（例如AD7980）系列PulSAR ADC中的情形。输入端、基准电压源和接地之间存在保护二极管。这些二极管能够处理最高130mA的大电流，但仅能持续数毫秒，不适用于较长时间或重复过压。在一些产品上，例如AD768X/AD769x（如AD7685、AD7691）系列器件，保护二极管连接至VDD引脚而不是REF。在这些器件上，VDD电压始终大于或等于REF。一般而言，此配置更有效，因为VDD是更稳定的箝位电轨，对干扰不敏感。

图1中，如果放大器趋向+15 V电轨，则连接至REF的保护二极管将开启，放大器将尝试上拉REF节点。如果REF节点未通过强驱动器电路驱动，则REF节点（及输入）的电压将升至绝对最大额定电压以上，一旦电压在该过程中超过器件的击穿电压，ADC可能受损。图3举例说明了ADC驱动器趋向8 V而使基准电压(5 V)过驱的情况。许多精密基准电压源无灌电流能力，这在此情形中会造成问题。或者，基准驱动电路非常强劲，足以将基准电压保持在标称值附近，但仍将偏离精确值。

在共用一个基准电压源的同步采样多ADC系统中，其他ADC上的转换不精确，因为该系统依赖于高度精确的基准电压。如果故障状况恢复时间较长，后续转换也可能不精确。

缓解此问题有几种不同方法。最常见的是使用肖特基二极管（BAT54系列），将放大器输出钳位在ADC范围。相关说明详见图2和图3。如果适合应用需求，也可使用二极管将输入箝位在放大器。

图2.精密ADC设计的典型电路图（添加了肖特基二极管和齐纳二极管保护)

在此情况中，之所以选择肖特基二极管，是因为其具有低正向导通压降，可在ADC内的内部保护二极管之前开启。如果内部二极管部分开启，肖特基二极管后的串联电阻也有助于将电流限制在ADC内。对于额外保护，如果基准电压源没有/几乎没有灌电流能力，则可在基准节点上采用齐纳二极管或箝位电路，以保证基准电压不被过度拉高。在图2中，为5V基准电压源使用了5.6V齐纳二极管。

P2 保护ADC输入

图3.黄色 = ADC输入，紫色 = 基准电压源。左侧图像未添加肖特基二极管，右侧图像添加了肖特基二极管。

图4.黄色 = ADC输入，绿色 = ADC驱动器输入，紫色 = 基准电压源（交流耦合）。

左侧图像未添加肖特基二极管。右侧图像添加了肖特基二极管(BAT54S)。

-电子元器件采购网（www、oneyac、com）是本土元器件目录分销商，采用“小批量、现货、样品”销售模式，致力于满足客户多型号、高质量、快速交付的采购需求。自建高效智能仓储，拥有自营库存超50,000种，提供一站式正品现货采购、个性化解决方案、选项替代等多元化服务。 （本文来源网络整理，目的是传播有用的信息和知识，如有侵权，可联系管理员删除）

  作为一个变压器工程师，需要那些技能才能很好的驾驭这份工作，才能够在这个工作链中扮演一个角色。首先，必须要了解变压器在电路中起的作用，学习变压器在电路工作时的电压电流波形。只有了解这些知识才有可能创新出一些新颖的结构。也只有了解这些原理，在变压器使用出现故障的时候才能找到解决方法。   电源变压器在最近几年的发展和应用中，逐渐呈现出了专业性的特点，小功率的开关电源变压器设计和制作也更加符合民用要求。在今天的方案分享中，我们将会为大家分享一种小功率的电源变压器设计和制作过程，方便工程师进行参考借鉴。   详解设计开关电源 开关电源设计的第一步就是看规格，具体的很多人都有接触过；也可以提出来供大家参考，我帮忙分析。   我只带大家设计一款宽范围输入的12V2A 的常规隔离开关电源   1. 首先确定功率。 根据具体要求来选择相应的拓扑结构；这样的一个开关电源多选择反激式（flyback） 基本上可以满足要求。   注：在这里我会更多的选择是经验公式来计算，有需要分析的，可以拿出来再讨论。   2.当我们确定用 flyback 拓扑进行设计以后，我们需要选择相应的PWM IC 和 MOS 来进行初步的电路原理图设计（sch）。 无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。对里面的计算我还会进行分解。   分立式：PWM IC 与 MOS 是分开的，这种优点是功率可以自由搭配，缺点是设计和调试的周期会变长（仅从设计角度来说）；   集成式：就是将 PWM IC 与 MOS 集成在一个封装里，省去设计者很多的计算和调试分步，适合于刚入门或快速开发的环境。   3. 确定所选择的芯片以后，开始做原理图（sch）。 在这里我选用 ST VIPer53DIP（集成了MOS） 进行设计，原因为何（因为我们是销售这一颗芯片的）？   设计之前最好都先看一下相应的 datasheet，自己确认一下简单的参数：   无论是选用 PI 的集成，或384x 或 OB LD 等分立的都需要参考一下 datasheet，一般 datasheet 里都会附有简单的电路原理图，这些原理图是我们的设计依据。   4. 当我们将原理图完成以后，需要确定相应的参数才能进入下一步 PCB Layout。 当然不同的公司不同的流程，我们需要遵守相应的流程，养成一个良好的设计习惯，这一步可能会有初步评估，原理图确认，等等，签核完毕后就可以进行计算了。   先附上相应的原理图     不需要启动电阻的，因为这颗片子里已经集成了一个 高压启动电流源 如下图：     当然针对 UC384X 等需要启动电阻的芯片来说，计算启动电阻阻值的话，可以这样   Rstart = （Vin（min） - Vdd ） / Istart   Rstart： 启动电阻   Vin（min）： 输入最低直流电压   Vdd： 芯片的供电电压   Istart： 芯片的启动电流   一个很有深度的问题，同时也是 VIPer53 异于其它 single chip power 的优点   R205 断开或相当于光耦拆掉（相当于副边失反馈），电源依然会正常工作，此时进入原边反馈模式 PSR，参考框图部分 Vdd 引脚的中间那个运放，此时会与 COMP 脚上的 一阶惯性环节形成稳定的 PWM 控制系统   参考电路图如下：     -电子元器件采购网（www、oneyac、com）是本土元器件目录分销商，采用“小批量、现货、样品”销售模式，致力于满足客户多型号、高质量、快速交付的采购需求。自建高效智能仓储，拥有自营库存超50,000种，提供一站式正品现货采购、个性化解决方案、选项替代等多元化服务。 （本文来源网络整理，目的是传播有用的信息和知识，如有侵权，可联系管理员删除）