1.3 具有故障保护功能集成的多路复用器

这是本次演讲的第三个模块， 题为“高压多路复用器 在多通道数据采集系统中的系统级保护。” 在前面的模块中，我们讨论了一些 使用分立元件的故障保护方案， 如二极管和电阻。 在本模块中，我们将讨论几个 由德州仪器公司提供的多路复用器解决方案。 它们配有集成过电压保护， 以减少保护系统免受过电压故障 所需要的外部组件的数量。 第一个设备，TMUX1072，是一个双通道单便携式 电源开关，操作电源供电电压VCC为2.3伏 至5.5伏。 该设备在输入端有内置的比较器， 阈值为6伏特。 当输入电压超过6伏特时， 开关断开，以防止过电压信号传播到输出端， 从而保护 任何下游元件。 该输入提供电压耐受高达18伏特 无损坏。 该设备还提供 允许高速信号通过开关， 几乎没有退化。 该装置的另一个独特之处是， 它可以将信号通过开关越过栏杆 向上传递至5.5伏特。 例如，如果VCC电源为3.3伏特， 则可以将高达5.5伏特的信号 从输入端传递到输出端，而不需要任何剪切。 该设备有10针SOP包 和较小的12针QFM包，额定工作温度为125℃。 下图为TMUX1072的 内部框图。 它显示了输入脚上的比较器， 用于阈值VOVP为6伏的过电压保护。 该设备还具有一个开放的排水故障指示针。 如果发生故障，即输入电压 高于6伏，则故障指示针 被断定为[？低电平 ？]该指针可用于 通知主机控制器 故障情况的发生， 以辅助系统诊断。 右边的图表显示了 示例故障条件波形。 可以看出，一旦输入电压 进入过电压区域， 输出就停止跟随输入。 这是由于开关 自动断开故障条件。 故障指示器在故障发生时进行断定， 在故障消失后释放。 TMUX1072非常适合运行在 低电压供应高达5.5伏的系统。 由于过电压保护触发电压为6伏特， 在正常工作状态下，该装置能够很好地支持 高达5伏的信号范围。 如果需要更高的信号范围或负信号， 则应该考虑另一种开关， 如下一张幻灯片中将要讨论的 MPC50x 系列。 现在让我们来看看 MPC50X系列， 它是由四种不同的设备 组成的组合，其配置范围 从单端16对1到差分4对1。 在正常情况下，这些设备的 额定工作电压为正负15伏。 保护概念来自于我们在前一个模块中 讨论的离散保护方案2。 在故障状态下， 在每个单通道前加1千欧姆串联电阻， 以限制电流流动。 这在右边设备的内部框图中 得到了说明。 有了这些保护电阻，该设备 能够处理高达70伏的故障电压 峰值对峰值，没有任何损害。 该装置还具有特殊的设计， 使故障通道与其他通道隔离， 使良好的通道保持正常运行， 性能几乎没有下降。 故障状态下的泄漏电流只有2微安， 对输出精度影响很小。 数字控制引脚，这是使能引脚 和通道选择引脚，也可以容忍 电压高达4电压以上的供应。 MPC50x系列的一个缺点 是多路复用器的导通电阻更高， 因为增加了串联电阻 来限制电流。 然而，为了达到与传统分立器件 相同的保护程度， 必须在外部添加相同的电阻， 外加外部二极管， 这将增加有效的泄漏电流。 因此，MPC50x系列提供了 一个集成的保护解决方案， 同时节省组件数量和减少板空间。 这些设备适用于 重工业应用中，可以预期