保護輸出過壓的電路
在測試與測量應用中,必須為放大器、電源以及類似部件的輸出端提供過壓保護。實現(xiàn)這一任務的傳統(tǒng)方式是在輸出節(jié)點中增加串聯(lián)電阻,并在電源線路或其它閾值電壓上增加箝位二極管(參考文獻1與圖1)。這個電阻大大減小了電流輸出的能力,以及低阻負載的輸出電壓擺幅。另外一種方案是用保險絲或其它限流器件,它優(yōu)于這些箝位電路的高吸能能力。當源電阻R6上的壓降大于耗盡型MOSFET Q1與Q2的柵極閾值電壓時,圖2電路是作為一個雙極電流源,從而限制了通過箝位二極管的電流(參考文獻2)。這種方案的缺點是在過載條件下,串聯(lián)元件上有大的功耗。
有一種合理的方案是當輸出端子上存在過載電壓時,將放大器輸出節(jié)點與輸出端子斷開一段時間。幾十年來,工程師都在音響功率放大器中使用機電繼電器完成這種串聯(lián)斷接,不過原因不同,他們是用于揚聲器保護。SSR(固態(tài)繼電器)(包括光電子、光伏電池、OptoMOS和PhotoMOS器件)適合完成中等強度電流的負載斷接任務,因為其控制端與負載端之間有電流絕緣(參考文獻3)。
圖3中的串聯(lián)保護電路使用一只串接的大電壓SSR,切斷放大器的輸出端。當輸出電壓升高到正基準電壓以上或低
于負基準電壓閾值時,就會使IC2或IC3比較器變換自己的輸出狀態(tài),通過與邏輯器件IC5關斷SSR IC4。圖4顯示了實現(xiàn)這種方案的簡單電路。
圖4中的電路只需要少量外接元件,使用一只SSR作輸出過壓保護。上升的過壓使IC2中的兩只晶體管截止,切斷了流經IC3控制LED的電流。繼電器IC3打開,保護放大器與箝位二極管。該電路經過了一系列Clare、Matsushita Electronic Works和Panasonic SSR的測試,它們有的帶內部電流保護,有的不帶。電源線路電壓是±15V;R10、R11和R12設定觸發(fā)電平為±16V。省略R11可將觸發(fā)電平移至±14.5V。在保護電路工作時,針對0.5V過壓保護繼電器,SSR的關斷延遲為100ms~200ms,較高過壓下延遲會更短些。注意在使用低導通電阻SSR時,通過箝位二極管的峰值電流可能會相當大。
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