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图3电路提供了一个比较好的过压保护方案，适合于那些在开关未接通电源之前永远不会有输入电压的应用。一个常规的硅二极管的正向偏压VD一般为0.7V，这样在选择齐纳管击穿电压Vz1时必须满足VD + Vz1  图3. 利用外部二极管提供过压保护 对于一个持续的过压故障(而非毛刺)，须在地和齐纳二极管之间连接一个电阻来限制通过二极管的电流。这种保护的最大缺点是限制了开关的输入电压范围。由于二极管的偏压有很大差异，二极管网络的最小/最大限也会有很大的差异。如果按最差的极限情况来设计网络，就有可能在电压比电源电压还低很多的情况下二极管就开始导通，这样就使开关丧失了满摆幅特性。 通过在输入通道中串联电阻(kΩ级)来限制流过开关中钳位二极管的电流也可以起到某种程度的保护。不过，过电压仍然可能威胁到开关下游的器件。串联电阻显著增加了开管导通时的通道电阻。这个电阻随着温度的改变会给信号带来误差，因为来自于开关的泄漏电流会流过这个增大了的导通电阻。 内部保护 在模拟开关内部集成故障保护的方法首先被用于某种类型的多路复用器，它的通道元件包含三个串联的MOSFET，依次为n沟道p沟道n沟道。这种结构可以为每个信号通道提供±100V的保护(图4)。随着输入电压接近并超过电源电压，复用器的导通电阻迅速增大，限制了输入电流，保护了复用器(以及复用器前后的器件)。对于故障电流的限制同时也阻断了故障向其他通道的耦合。  图4. 早期故障保护开关的导通电阻随信号电压的变化 串联MOSFET的方法也可在无电源的情况下提供保护。早期的器件，如MAX388或HI-509A，只工作在±4.5V至±18V，有着较大的封装、较高的导通电阻(最小350Ω，最高可至3.5kΩ)，并且只能通过比电源电压低大约2V的输入信号电压。 对于工作在9V至36V或±4.5至±20V范围的器件，解决这些问题的第一步就是开发一种新的开关结构，类似于下面即将谈到的低电压故障保护方案。较之三FET串联技术，新方案最突出的优点是允许满摆幅工作和更低的导通电阻。内部电路检测到故障时自动切断开关，阻止故障穿过开关或复用器到达其他电路。 故障状态下，由于只有很小的漏电流流入开关或复用器，开关不会因功率耗散而损坏。和早期的3-FET方案相同，基于这种新的工艺和结构的开关/复用器会在断电情况下返回高阻抗状态，因而消除了断电情况下的故障问题。这种器件(包括MAX4511开关和MAX4508复用器系列)适合于需要±40V故障保护的高电压系统，但不适合于常见的3V和5V系统。这些器件在低电压范围内没有规定特性，它们在5V电源下的Rds(on)会高达数千欧。 (责任编辑：admin) |