运算放大器电压保护--ESD实现方案-KIA MOS管
本文将介绍各种类型的ESD实现方案,讨论每种方案的特点,下面介绍一些较为常见的方案。
1、连接到电源的二极管
下图是一个放大器实例,二极管连接在输入引脚和电源之间。在正常工作条件下,二极管反偏,但当输入高于正电源电压或低于负电源电压时,二极管变为正偏。当二极管变为正偏时,电流经过放大器的输入端流至相应的电源。
当过压超过+Vs时,放大器本身不会限制输入电流,需要外部增加串联电阻来限流。当电压低于–Vs时,400 Ω电阻会起到一定的限流作用,设计时应当纳入考虑中。
下图显示了一个具有相似二极管配置的放大器,但在本例中,电流受内部2.2 kΩ串联电阻的限制。它与上图所示电路的区别不仅在于限流电阻R的值,还在于2.2 kΩ可保护电路不受+Vs以上电压的影响。
2、限流JFET场效应管
与以上方案不同,IC设计可以使用限流JFET场效应管代替二极管箝位。下图显示了一个例子,当输入电压超过器件的额定工作范围时,JFET场效应管被用来保护器件。JFET场效应管输入使该器件自身就能耐受相反供电轨的最高40 V电压。由于JFET场效应管会限制流入输入引脚的电流,因此ESD单元无法用作额外的过压保护。
当需要最高40 V的电压保护时,此器件的JFET场效应管保护可提供严格受控的、可靠的、完全明确的保护方案。
3、二极管堆叠
在允许输入电压超过电源电压或地的应用中,可以使用二极管堆叠来防止输入受ESD事件的影响。下图所示的放大器就是采用堆叠二极管保护方案,该配置使用二极管串来防范负瞬变。
在可用输入范围内,二极管串用于限制漏电流,但当超过负共模范围时,它就会提供保护。记住,二极管串的等效串联电阻是限流措施。对于给定电压,可使用外部串联电阻来降低输入电流。
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