高溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的考慮因素
高溫工作電路的設(shè)計(jì)人員必須考慮IC參數(shù)和無源器件在寬溫度范圍內(nèi)的變化,特別關(guān)注其在極端溫度下的特性,以確保電路能夠在目標(biāo)限制內(nèi)工作。例如失調(diào)和輸入偏置漂移、增益誤差、溫度系數(shù)、電壓額定值、功耗、電路板泄露,以及其他分立器件(如ESD使用的器件和過壓保護(hù)器件)的固有泄露。例如,在高源阻抗與某放大器輸入端串聯(lián)時(shí),無用的漏電流(非放大器本身的偏置電流)會(huì)產(chǎn)生失調(diào),進(jìn)而引起偏置電流測(cè)量誤差(圖12)。
圖12.偏置電流和漏電流如何產(chǎn)生失調(diào)誤差
在所有情況下,高溫工作都會(huì)加重由焊劑、灰塵和冷凝等污染引起的電路板泄露。合理的布局有助于最大程度地減少上述影響,具體做法是在敏感節(jié)點(diǎn)之間提供足夠的空間,例如將放大器輸入和含噪聲的供電軌分離。
運(yùn)算放大器和儀表放大器的標(biāo)準(zhǔn)引腳排列方法是將其中一個(gè)輸入端放置在負(fù)電源端附近。這種做法會(huì)大大降低對(duì)PCB裝配后焊劑殘留的耐受能力,這些焊劑殘留會(huì)增加泄露。為了減少泄露,增加高頻CMRR,AD8229采用了與ADI公司其他精密儀表放大器相同的高性能引腳排列(圖13)。
圖13.器件引腳排列改進(jìn)有助于將寄生泄露降至最低
二極管、瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)和其他半導(dǎo)體器件的泄露都會(huì)隨著溫度升高成指數(shù)遞增,而且許多情況下都比放大器的輸入偏置電流高出很多個(gè)數(shù)量級(jí)。在這些情況下,設(shè)計(jì)人員必須確保極端溫度下的泄露不會(huì)降低電路規(guī)格,使其超出所需限制。
如今,有多種無源器件可供高溫工作環(huán)境使用。電阻和電容在各種電路設(shè)計(jì)中十分常見。表1列出了市場(chǎng)上現(xiàn)有的一些器件。
Table 1. Examples of High-Temperature Resistors and Capacitors
電容 | 最高額定溫度 | 注釋 |
MLCC(陶瓷)C0G/NP0 | 200°C | 低容值,低溫度系數(shù)(TC),提供SMT或通孔封裝 |
MLCC(陶瓷)X7R | 200°C | TC高于C0G/NP0,成本低 |
液體鉭電解電容 | 200°C | 高容值,大多數(shù)采用通孔封裝 |
鉭電解電容 | 175°C |
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高溫系統(tǒng)
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