应用ADA4177系列输入过压保护运算放大器的实际设计考虑

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ADI公司的精密和高速运算放大器产品线具有悠久的创新传统。有些创新旨在降低功耗，同时保持甚至改善速度和噪声性能;有些创新旨在通过降低失调、热漂移、电源抑制和共模电压变化来提高精度。
此外，最近的创新已经开始关注与放大器正常工作无关的环境因素。实例包括在放大器前端中集成电磁干扰(EMI)抑制和过压保护(OVP)特性。
抑制外部噪声源包括消除距离很近的开关器件或无线通信信号(来自WiFi、手持式无线电和手机等移动通信设备)的电磁与射频干扰的影响。EMI滤波元件的集成和规格已成为许多放大器设计的一个特性，ADI公司对此非常积极。
同样，保护运算放大器输入端免受高于正供电轨或低于负供电轨的电压影响也是这种创新的一个目标。
自1994年发布OPx91系列以来，ADI公司一直是OVP放大器市场的领军企业。OPx91是业界首款集成OVP的放大器，提供最高10 V保护，可防止电路在过压事件期间受到过大电流影响。2008年发布的ADA4091系列运算放大器将OVP性能水平提高到25 V。随后，2011年发布的ADA4096系列将OVP性能水平提高到32 V，这在如今仍然是集成保护的标准。
2014年，ADA4177系列(ADA4177-1、ADA4177-2、ADA4177-4)的发布首次将ADI集成OVP解决方案引入低噪声、精密运算放大器。它还给OVP解决方案增加一个额外特性，即在OVP事件期间防止输入电流提升正电压轨，另外还给增加了一个EMI滤波器。
ADA4177系列为运算放大器的鲁棒操作树立了新的标准。本应用笔记探讨ADA4177 OVP特性的应用，并就新OVP允许用户扩展保护范围，同时防止输入端过流并限制自热效应的方式提供指导。
AN-1387 应用笔记
ADA4177限流与不限流
图1显示了一个用于测量ADA4177在过压事件期间的输入电流的测试电路。放大器配置为单位增益，在电源上下15 V范围内扫描正输入，同时测量输入偏置电流。
利用限流电阻扩展输入OVP保护范围并使OVP事件期间的自热效应最小
ADA4177输入端配有限流JFET。在过压或差分故障期间，这些JFET限制电流流入放大器，从而提高器件的鲁棒性和可靠性。然而，为使正常工作期间的输入噪声保持最小，这些FET必须很大。
与此相关的工程权衡结果是，限流可能不是低到能满足所有应用的需求。如图6所示，在10 V过压(OV)时，正输入端吸收大约7.5 mA电流。功耗(PD)计算如下：
PD = 10 V × 7.5 mA = 7.5 mW