关于二极管钳位电路的思考及学习

科技 2024-07-31 19:28 广东

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。

来源：24c01硬件电子

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