Mạch Crowbar gây ra hành vi bất ngờ cho mạch op amp

Tôi đang sử dụng một op amp để khuếch đại tín hiệu đầu vào từ vi điều khiển, nói chung là hoạt động tốt.

Để bảo vệ quá điện áp, tôi đã thêm mạch xà beng được lấy trực tiếp từ hình 32, trang 27 của bảng dữ liệu TL431 và thêm một số hành vi không mong muốn vào mạch mà tôi không hiểu lắm.

Với TL431 được kích hoạt ở điện áp 2,5 V và bộ chia điện áp / thanh cái sẽ kích hoạt ở điện áp đầu ra op amp là 4,8 V và thổi cầu chì. Nhưng những gì tôi thấy là, ngay khi điện áp đầu ra đạt 3 V, đầu ra giảm xuống 0,75 V và duy trì ở mức đó cho đến khi điện áp đầu vào giảm đủ xa, thì đầu ra phải ở dưới 0,75 V khi hoạt động bình thường. Sau đó, nó hoạt động như mong đợi một lần nữa, cho đến khi đạt được đầu ra 3 V trở lên.$R_3$$R_4$

Tôi đã tìm thấy trong cuộc thảo luận về mạch xà beng này , rằng vị trí và kích thước của tụ điện như được mô tả trong bảng dữ liệu có thể không lý tưởng. Điều đó có thể gây ra vấn đề của tôi? Nếu không, những gì khác có thể chịu trách nhiệm cho hành vi này?

EDIT: Đối với bối cảnh thích hợp cho thanh cái được thêm vào, tôi điều chỉnh công suất của laser với đầu ra op amp. Tôi phải đảm bảo rằng laser không được bật vĩnh viễn bằng một mạch ngắn của đầu ra tới 5V được sử dụng là + Vcc cho op amp và cho các bộ phận khác trên pcb. Vì tôi không cần đầu ra nhiều hơn 4.2V và không nên nhận thêm rằng trong quá trình hoạt động thường xuyên, thổi cầu chì bằng xà beng là cách tốt nhất tôi có thể nghĩ ra để bảo vệ chống lại trường hợp này.

Bảng dữ liệu:

Cầu chì: https://www.mouser.de/datasheet/23538/typ_MGA-A-1388649.pdf

Op amp: https://www.mouser.de/datasheet/2/609/AD8605_8606_8608-877839.pdf

Triac: http://www.ween-semi.com/sites/default/files/2018-11/BT137S-600D.pdf

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Cập nhật: Loại bỏ hoàn toàn C1 không loại bỏ hành vi được mô tả, nhưng làm tăng điện áp tại đó xảy ra đến 3,3V

Trong mạch như bạn chỉ ra, bạn không cần C1.
Như đã chỉ ra trong các cuộc thảo luận trước, tụ điện có thể bật Triac khi tăng đột ngột trong sản lượng opamp.

TL431 không thực sự phù hợp với những gì bạn đang cố gắng thực hiện vì nó yêu cầu tối thiểu Ik để đặt tham chiếu (0,4mA). Sự dẫn truyền kỳ lạ mà bạn đang thấy hoàn toàn có thể xảy ra do tác động của trình tạo tham chiếu nội bộ.

Tuy nhiên, giả sử bạn muốn thổi cầu chì (và như đã chỉ ra cầu chì bạn chọn không phù hợp) Tôi đề nghị thay đổi sau đây có thể giải quyết vấn đề của bạn:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

R3 đảm bảo ref nội bộ TL431 luôn được phục vụ đầy đủ và không phụ thuộc vào mức tín hiệu.
M2 quần short đầu ra của opamp. Nhưng ở đây mọi thứ đang mơ hồ. Opamp chỉ có khả năng 80mA, vì vậy tôi giả sử bạn đang cố gắng thổi cầu chì khi opamp đã chết (và dòng điện không được kiểm soát).
Tuy nhiên, nếu opamp vẫn ổn và tín hiệu quá cao, thì mạch này sẽ kẹp đầu ra chìm 80ma mà không gặp vấn đề gì. Bắt một cầu chì để thổi là công việc khó khăn.

Cập nhật: Lý do bạn muốn giới hạn dao động đầu ra ở mức 4,8V khi hoạt động của đường ray xe lửa giới hạn ở mức 5V là gì? Giải thích nhu cầu của bạn đầy đủ hơn để hy vọng có câu trả lời khả thi hơn.

Nhìn vào vấn đề từ góc độ opamp thuần túy, là đặc điểm kỹ thuật của bạn như sau:

1. Đầu ra của opamp KHÔNG BAO GIỜ phải vượt quá 4,8V với nguồn 5V
2. Đầu vào phải có trở kháng cao
3. Opamp không bị hỏng (vì vậy giới hạn dòng đầu ra hoạt động)
4. Kẹp đầu vào chứ không phải đầu ra

Đây có thể là một cách tiếp cận khả thi để chỉ cần kẹp tín hiệu đầu vào:

^{mô phỏng mạch này}

Các TLV3011 cung cấp một điện áp tham chiếu rất chính xác và R4 / 5/6 cung cấp sự điều chỉnh cho ngưỡng đầu ra.

Các opamp không cung cấp đủ dòng để thổi cầu chì. Cầu chì được xếp hạng 200mA (đối với cầu chì được xếp hạng thấp nhất trong gia đình), opamp chỉ có thể cung cấp 80mA (nếu chạy ở 5V ở 2.7V thì chỉ 30mA), hoặc ít hơn một nửa dòng điện để thổi cầu chì.

Giả sử rằng mặt đất được gắn vào đầu kia của cầu chì, thay vì mạch xà beng, chỉ 80mA sẽ chảy qua cầu chì, và nó vẫn không thổi, ngay cả khi bạn tăng điện áp cao như đầu ra của AD8605 cho phép đánh giá của nó (6V).

Mạch Crowbar dành cho các mạch điện áp có trở kháng nguồn thấp / dòng điện cao như nguồn điện.

BIÊN TẬP:

Có một vài lựa chọn, một cách sẽ là giới hạn đầu ra của opamp bằng cách thay đổi Vcc của opamp thành 3,4V.

Phương pháp khác là sử dụng một diode zener trên đầu vào, tuy nhiên điều này sẽ hy sinh một số tuyến tính và trở kháng tải như nhìn thấy từ Vin. Điện trở có thể được nâng lên giá trị cao hơn, nhưng cũng sẽ thay đổi độ dốc của đường cong giới hạn và làm cho phạm vi trên của đường cong Vin / Vout nơi diode kẹp không chính xác / ít tuyến tính hơn. Đây không phải là một lựa chọn tốt, tôi thích kẹp đầu ra hoặc giới hạn Vcc (có lẽ là đơn giản nhất và chỉ thêm một bộ điều chỉnh cho mạch).

Tùy chọn cuối cùng sẽ là sử dụng một điện trở nối tiếp và điốt trên đầu ra, cũng có một số tổn thất do điện trở loạt và dòng rò từ diode.

KHÁC EDIT:

Nếu giới hạn hiện tại là những gì bạn muốn, có rất nhiều mạch có thể hoàn thành nhiệm vụ này. (cũng có nhiều IC phù hợp với nhiệm vụ này). Hầu hết liên quan đến việc phát hiện dòng điện với bộ khuếch đại cảm giác hiện tại như bộ khuếch đại bên dưới (bộ khuếch đại IC1 chuyển đổi bộ ghép quang, từ đó chuyển đổi một công tắc phía cao pmos):

Nguồn: https://www.electronicdesign.com/power/civerse-limiter-offers-circuit-protection-low-vol volt -drop

HOẶC nhiều mạch được liệt kê ở đây

Tôi tìm thấy lý do ban đầu cho hành vi bất ngờ của TL431.

Hóa ra thư viện Eagle mà tôi đang sử dụng có gói SOT23 cho TL432 theo TL431. Vì cả hai đã chuyển đổi cực âm và chân tham chiếu, mạch của tôi không hoạt động đúng với TL431.

Mạch ban đầu vẫn có một số bất ổn, đó là lý do tại sao tôi chấp nhận câu trả lời của Jack Creasy, vì mạch thay thế của ông hoạt động rất tốt.