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一粒金砂(高级)

用肖特基二极管对IO口进行钳位的疑问 [复制链接]

 

下面两幅图是模仿肖特基二极管对io口钳位保护的仿真电路:

第一幅图是20V钳位到输出电压为3.3V的LDO(LT3042);

第二幅图是20V钳位到输出电压为3.3V的DC-DC (ADP2138).

可是仿真的结果显示,钳位电压,即两幅图中的A处电压并不是3.3V+VF(VF为图中肖特基二极管的压降),而是高出很多(见仿真图的V(out2)和V(out4))。

是以下原因吗?

1. LDO和DC-DC的输出阻抗导导致的?

2. LDO和DC-DC的灌电流有限导致的?请各位大佬帮忙解答,谢谢!

 

LT3042.PNG ADP2138.PNG

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纯净的硅(中级)

根据你LDO与DCDC得输出能力,挂合适负载,你在看看钳位电压对吗?A位置分压期望值3.3+Vd,那么流过钳位二极管得电流得17mA,你让负载电流大于200mA你看看钳得住吧。期待你再次方正得结果。
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你好,我就是想仿真普通IO口,比如ADC的输入管脚,他的输入阻抗不是很大吗?所以他的输入电流应该很小。谢谢!  详情 回复 发表于 2022-11-18 10:39

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二楼说得对。楼主应该想想:D1导通,电流流到哪里去?没有负载,电流不可能流入负载,芯片是个Buck电路,功率开关管不能让电流倒流。

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前辈,你好,我之前是听说有些LDO没有吸电流能力,所以芯片的io口(如ADC的输入引脚,MCU的IO口在作为输入的时候)在钳位到3.3V的时候要特别注意。 另外,DC-DC和LDO的灌电流能力是不是很小。谢谢!  详情 回复 发表于 2022-11-18 10:42

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这样的仿真没有意义,所有电源不管是开关电源还是线性电源都不准许电流从输出处倒灌,现实中的电源可不是理想电压源。仿真的话,必须带载,且负载电流必须大于钳位二极管中的电流与电源最小输出电流之和。

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大佬,我们很多IO口的输入阻抗不是都很大吗?如ADC的输入引脚,MCU的输入IO口等等,那这个时候,我在实际设计中用肖特基钳位到3.3V,这个时候如果有大电压超过3.3V导通肖特基,电流往哪里流呢?谢谢!  详情 回复 发表于 2022-11-18 10:43
个人签名上传了一些书籍资料,也许有你想要的:http://download.eeworld.com.cn/user/chunyang

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呜呼哀哉 发表于 2022-11-17 18:53 根据你LDO与DCDC得输出能力,挂合适负载,你在看看钳位电压对吗?A位置分压期望值3.3+Vd,那么流过钳位二极 ...

你好,我就是想仿真普通IO口,比如ADC的输入管脚,他的输入阻抗不是很大吗?所以他的输入电流应该很小。谢谢!

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maychang 发表于 2022-11-17 19:08 二楼说得对。楼主应该想想:D1导通,电流流到哪里去?没有负载,电流不可能流入负载,芯片是个Buck电路,功 ...

前辈,你好,我之前是听说有些LDO没有吸电流能力,所以芯片的io口(如ADC的输入引脚,MCU的IO口在作为输入的时候)在钳位到3.3V的时候要特别注意。

另外,DC-DC和LDO的灌电流能力是不是很小。谢谢!

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先搞清楚“灌电流”的定义,可搜索我发的主题帖,专门讲过灌电流、拉电流的准确语言学释义。  详情 回复 发表于 2022-11-20 14:22
首帖图中,你是用个直流电源V2进行实验,结果产生疑问。若是用个脉冲电源(不能是连续多个脉冲,只能是单脉冲)来实验,那么电容C2就是『电流往哪里流』的去处。  详情 回复 发表于 2022-11-18 11:09
你所说在ADC的输入引脚、MCU的输入口等施加的萧特基二极管箝位,通常是防止外界强干扰使得输入端损坏。这类强干扰持续时间相当短,故芯片电源端到地的电容就有吸收『灌电流』能力(当然,仅在很短时间内才有这个能力)  详情 回复 发表于 2022-11-18 11:06
『另外,DC-DC和LDO的灌电流能力是不是很小』 所谓『灌电流』能力,是指电流流入引脚(正电源情况下)。你所说的这两种,灌电流能力为零,根本不允许电流流入。 但是,这两种设备,输出端通常总有电容到地。很短  详情 回复 发表于 2022-11-18 11:00
不知道你所说『吸电流能力』是指什么。通常输出引脚(无论单片机或者稳压芯片)有『拉电流』和『灌电流』的说法,但『吸电流』我还是第一次听说。  详情 回复 发表于 2022-11-18 10:54

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chunyang 发表于 2022-11-17 20:56 这样的仿真没有意义,所有电源不管是开关电源还是线性电源都不准许电流从输出处倒灌,现实中的电源可不是理 ...

大佬,我们很多IO口的输入阻抗不是都很大吗?如ADC的输入引脚,MCU的输入IO口等等,那这个时候,我在实际设计中用肖特基钳位到3.3V,这个时候如果有大电压超过3.3V导通肖特基,电流往哪里流呢?谢谢!

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电路中还有其它负载,哪怕你就接了一片ADC或MCU,ADC或MCU就是负载啊,你不能只见树木不见森林。  详情 回复 发表于 2022-11-20 14:19

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xiaxingxing 发表于 2022-11-18 10:42 前辈,你好,我之前是听说有些LDO没有吸电流能力,所以芯片的io口(如ADC的输入引脚,MCU的IO口在作为输 ...

不知道你所说『吸电流能力』是指什么。通常输出引脚(无论单片机或者稳压芯片)有『拉电流』和『灌电流』的说法,但『吸电流』我还是第一次听说。

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你好,我这里所说的吸电流,就是灌电流,实际应用中,对于IC的IO口,我可以用肖特基钳位到LDO产生的3,3V吗?谢谢!  详情 回复 发表于 2022-11-18 12:59

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xiaxingxing 发表于 2022-11-18 10:42 前辈,你好,我之前是听说有些LDO没有吸电流能力,所以芯片的io口(如ADC的输入引脚,MCU的IO口在作为输 ...

『另外,DC-DC和LDO的灌电流能力是不是很小』

所谓『灌电流』能力,是指电流流入引脚(正电源情况下)。你所说的这两种,灌电流能力为零,根本不允许电流流入。

但是,这两种设备,输出端通常总有电容到地。很短时间内,电容有吸纳电荷的能力,换言之,电容充电过程中允许『灌电流』,且能力不小。然而,只是很短时间内有这个能力。

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前辈,我突然想到了我之前做的一个项目。我放大器之后的信号进入ADC,ADC输入引脚我就是用了肖特基钳位到3.3V(这个3.3V是AMS1117-3.3V产生的)。当放大器的输出电压超过3.6V时,钳位点的电压确实能钳位到3.6V,从而  详情 回复 发表于 2022-11-18 13:11

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xiaxingxing 发表于 2022-11-18 10:42 前辈,你好,我之前是听说有些LDO没有吸电流能力,所以芯片的io口(如ADC的输入引脚,MCU的IO口在作为输 ...

你所说在ADC的输入引脚、MCU的输入口等施加的萧特基二极管箝位,通常是防止外界强干扰使得输入端损坏。这类强干扰持续时间相当短,故芯片电源端到地的电容就有吸收『灌电流』能力(当然,仅在很短时间内才有这个能力)。电源端到地的电容,每个芯片几乎都要有,某些较大的芯片甚至不止一个电容。7楼你问chunyang『电流往哪里流』,就是往这些电容里面流。

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明白了。谢谢前辈!所以说,这种钳位保护不了那种持续的超过(3.3V+VF)的电压(假设我是钳位到3.3V)。是这样理解吧?谢谢前辈!  详情 回复 发表于 2022-11-18 13:01

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xiaxingxing 发表于 2022-11-18 10:42 前辈,你好,我之前是听说有些LDO没有吸电流能力,所以芯片的io口(如ADC的输入引脚,MCU的IO口在作为输 ...

首帖图中,你是用个直流电源V2进行实验,结果产生疑问。若是用个脉冲电源(不能是连续多个脉冲,只能是单脉冲)来实验,那么电容C2就是『电流往哪里流』的去处。

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OK,明白了。我下去做个试验看下效果。谢谢!  详情 回复 发表于 2022-11-18 13:02

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本帖最后由 xiaxingxing 于 2022-11-18 13:02 编辑
maychang 发表于 2022-11-18 10:54 不知道你所说『吸电流能力』是指什么。通常输出引脚(无论单片机或者稳压芯片)有『拉电流』和『灌电流』的 ...

你好,我这里所说的吸电流,就是灌电流,谢谢!

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maychang 发表于 2022-11-18 11:06 你所说在ADC的输入引脚、MCU的输入口等施加的萧特基二极管箝位,通常是防止外界强干扰使得输入端损坏。这 ...

明白了。谢谢前辈!所以说,这种钳位保护不了那种持续的超过(3.3V+VF)的电压(假设我是钳位到3.3V)。是这样理解吧?谢谢前辈!

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在适当条件下是可以的。 先理解钳位的详细工作过程和原理的本质:当被钳位节点出现高出钳位电平的电压时,钳位二极管导通,被钳位节点处的电压向系统电源回路泄放。首先吸收该能量的是电源回路中的电容,表现为Vc  详情 回复 发表于 2022-11-20 14:43

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maychang 发表于 2022-11-18 11:09 首帖图中,你是用个直流电源V2进行实验,结果产生疑问。若是用个脉冲电源(不能是连续多个脉冲,只能是单 ...

OK,明白了。我下去做个试验看下效果。谢谢!

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很多电子设备的交流电源输入端要求浪涌实验。浪涌实验的电源就是个脉冲电源,其输出脉冲的幅度、波形、持续时间、内阻等都有规定。你若用仿真的脉冲电源实验,也需要注意该脉冲电源的脉冲持续时间、内阻等等。若是内  详情 回复 发表于 2022-11-18 14:00

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maychang 发表于 2022-11-18 11:00 『另外,DC-DC和LDO的灌电流能力是不是很小』 所谓『灌电流』能力,是指电流流入引脚(正电源情况下)。 ...

前辈,我突然想到了我之前做的一个项目。我放大器之后的信号进入ADC,ADC输入引脚我就是用了肖特基钳位到3.3V(这个3.3V是AMS1117-3.3V产生的)。当放大器的输出电压超过3.6V时,钳位点的电压确实能钳位到3.6V,从而保护ADC的输入引脚(因为我调试的时候,前面的放大器可能输出超过5V的电压,而ADC是3.3V供电的)。这个是什么原因呢?是因为运放输出信号的电流比较小的原因吗  ?谢谢前辈,请指导!

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『这个是什么原因呢?是因为运放输出信号的电流比较小的原因吗  ?』 应该说是因为运放输出电流到达一定值后会自动限流。  详情 回复 发表于 2022-11-18 13:53

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xiaxingxing 发表于 2022-11-18 13:11 前辈,我突然想到了我之前做的一个项目。我放大器之后的信号进入ADC,ADC输入引脚我就是用了肖特基钳位到 ...

『这个是什么原因呢?是因为运放输出信号的电流比较小的原因吗  ?』

应该说是因为运放输出电流到达一定值后会自动限流。

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还是不明白,比如我的运放此时输出直流电压4.5V,通过肖特基确实可以钳位到3.6V,此时肖特基导通,电流不是流向LDO了吗?为什么还是可以钳位这个直流电压呢?谢谢前辈!  详情 回复 发表于 2022-11-18 13:57

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maychang 发表于 2022-11-18 13:53 『这个是什么原因呢?是因为运放输出信号的电流比较小的原因吗  ?』 应该说是因为运放输出电流 ...

还是不明白,比如我的运放此时输出直流电压4.5V,通过肖特基确实可以钳位到3.6V,此时肖特基导通,电流不是流向LDO了吗?为什么还是可以钳位这个直流电压呢?谢谢前辈!

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你的那个『放大器之后的信号进入ADC……』的实验,萧特基二极管导通电流并非『流向LDO』,而是进入了ADC芯片(可能还有其它芯片)。你的LDO为ADC芯片供电,萧特基二极管导通后电流流入ADC芯片电源端,LDO  详情 回复 发表于 2022-11-18 14:07

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xiaxingxing 发表于 2022-11-18 13:02 OK,明白了。我下去做个试验看下效果。谢谢!

很多电子设备的交流电源输入端要求浪涌实验。浪涌实验的电源就是个脉冲电源,其输出脉冲的幅度、波形、持续时间、内阻等都有规定。你若用仿真的脉冲电源实验,也需要注意该脉冲电源的脉冲持续时间、内阻等等。若是内阻为零,那是不符合实际情况的。

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xiaxingxing 发表于 2022-11-18 13:57 还是不明白,比如我的运放此时输出直流电压4.5V,通过肖特基确实可以钳位到3.6V,此时肖特基导通,电流不 ...

你的那个『放大器之后的信号进入ADC……』的实验,萧特基二极管导通电流并非『流向LDO』,而是进入了ADC芯片(可能还有其它芯片)。你的LDO为ADC芯片供电,萧特基二极管导通后电流流入ADC芯片电源端,LDO供应ADC芯片的电流减小,但没有流入LDO的电流,LDO输出电流仍然是正的,即向LDO外流动。

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好的,这回很好理解了,谢谢前辈!  详情 回复 发表于 2022-11-18 16:51

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maychang 发表于 2022-11-18 14:07 你的那个『放大器之后的信号进入ADC……』的实验,萧特基二极管导通电流并非『流向LDO』,而 ...

好的,这回很好理解了,谢谢前辈!

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