关于二极管钳位电路的思考及学习

这个电路大家应该都见过,有的芯片内置了,有的则是放在芯片外部。有这个保护二极管的话,当外部过压的时候,可以将IO口的最大正向电压钳位在VDD+Vd(二极管压降),最小负压钳位到0-Vd,从而达到保护IO口的目的。

然后我在看《你好,放大器》的时候读到了这一章内容也是相关这个保护二极管的。大概的意思是,很多LDO的输出是射极输出,即这种LDO没有吸纳电流的能力,那么这种形式的存在就导致了这种二极管保护电路,当输入电压过压时电流不可能往电源内部流,而是只能通过二极管后流向负载,那么这种就会损坏负载,烧毁系统。

所以说,这个保护电路还是需要谨慎使用。不过我不太明白的一点是,如果供电是BUCK拓扑,或者是Boost拓扑,那么是不是使用这个二极管钳位保护电路的时候也应该谨慎?如果您对此有所了解,欢迎私信。同时我也在ADI的文章里看到了这个电路,也分享给各位,ADI的电路中不仅仅使用了二极管做端口钳位保护;同时他还增加了一个稳压管,应该也是出于这方面的考虑。下面是ADI文档中的截图《CN0287》:

在此电路中,TVS管PTVS30VP1UP可以快速钳位一些瞬态的电压到30V,同时它的漏电流也非常非常小(25℃的时候典型漏电流为1nA),这个管子也很推荐大家使用,漏电流很小

使用1.69kΩ电阻,后接低漏电流BAV199LT1G肖特基二极管,用于在瞬变和直流过压时发生时将电压钳位,防止损毁IO。BAV199是一颗超低漏电流的肖特基二极管,这个也非常推荐大家使用,比如在一些精密测量的场合,就对漏电流会非常讲究。下图是BAV199的手册,常温25℃下,在反向电压为75V时,典型漏电流为3pA,最大漏电流5nA,这一参数非常好。

在30V直流过压条件下,1.69kΩ电阻将流过外部二极管的电流限制为15mA。为了确保供电轨能够吸取该电流,可使用齐纳二极管将供电轨进行钳位处理(加齐纳二极管应该就是防止出现《你好,放大器》中描述的问题),以保证它不超过连接电源的任意IC的绝对最大额定值。选择5.6V齐纳二极管(NZH5V6B)实现这一目的。300Ω电阻可进一步限制有可能进入MCU的电流。

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