Schutz des Eingangs eines Komparators vor Überspannung während des Ein-/Ausschaltens

Ich entwerfe eine Platine, die für die meisten Schaltungen eine 15-V-Versorgung verwendet, aber auch eine einstellbare Hochspannungsversorgung (HV) enthält, die bis zu 140 V erreichen kann. Aus Sicherheitsgründen möchte ich erkennen, wenn die HV-Versorgung höher als 50 V ist.

Die Schaltung dafür ist einfach: Verwenden Sie einen Komparator, der von der 15-V-Versorgung gespeist wird, um den Ausgang eines Widerstandsteilers an der HV-Versorgung zu überprüfen, und stellen Sie den Ausgang auf hoch, wenn die HV-Versorgung über 50 V liegt.

Das einzige Problem ist, dass sowohl die 15-V- als auch die HV-Versorgung gleichzeitig ein- (und ausgeschaltet) werden. Es ist möglich, dass die HV-Versorgung ihren endgültigen Wert erreicht, bevor der Komparator vollständig von der 15-V-Versorgung versorgt wird. In diesem Fall kann die Spannung des Komparatoreingangs, der mit dem HV-Widerstandsteiler verbunden ist, vorübergehend die Versorgungsspannung des Komparators überschreiten.

Eine Lösung besteht darin, eine Schottky-Diode vom Komparatoreingang zu seinem Versorgungspin zu verbinden (diese Lösung wird zB hier erwähnt ). Der Widerstandsteiler dient auch als strombegrenzender Vorwiderstand. Unten ist ein Schema mit dieser Lösung:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Meine Sorge dabei ist jedoch, dass ich diese Lösung nur gesehen habe, wenn das zu schützende Gerät bereits eingeschaltet ist. Wenn die Diode aufgrund einer Überspannung am Eingang zu leiten beginnt, wird der Komparator über die Diode und nicht über die 15-V-Versorgung mit Strom versorgt. Dies könnte zu einer ungewöhnlichen Startsequenz für den Komparator führen, was wie eine schlechte Idee erscheint. Gibt es Fallstricke beim Schutz eines Komparators vor Überspannung, während der Komparator eingeschaltet wird , indem eine Diode von seinem Eingang an seinen Versorgungsstift angeschlossen wird?

Ich habe auch eine alternative Lösung gefunden, um den Komparatoreingang zu schützen. Die Idee ist, den Komparatoreingang vom HV-Widerstandsteiler zu trennen, bis die 15-V-Versorgung nahe ihrem Endwert liegt. Der Komparatoreingang wird durch ein Festkörperrelais getrennt, das geöffnet ist, bis sich die 15-V-Schiene ihrem Endwert nähert. Das SSR ist im folgenden Schema als implementiert$D_2$LED-Steuerung$SW_1$. Ein 12V Zener in Reihe mit$D_2$stellt sicher, dass der SSR nicht schließt, bis die 15-V-Schiene etwa 13 V erreicht:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

(Beachten Sie, dass$R_6$ist mit dem Komparatoreingang verbunden, um einen Pfad für den Eingangsruhestrom bereitzustellen, wenn das SSR offen ist. Es wirkt sich zwar auf das Teilerverhältnis aus, aber die Widerstandswerte im Schaltplan sind im Moment ohnehin grobe Werte.)

Die Komponentenkosten und der Platz auf der Platine sind für diese Anwendung kein Problem, daher tendiere ich zur SSR-Lösung, aber ich lehne die Diodenlösung nur ungern ab, weil sie so einfach ist. Ist die Diodenlösung für diesen Fall ausreichend? Können beide Lösungen verbessert werden? Gibt es eine andere, bessere Lösung?

Zusätzliche Bemerkungen:

1. Ich bin flexibel in Bezug auf den jeweils verwendeten Komparator. Ich verwende den TLV7211 an anderer Stelle auf der Platine, daher ist dies der Einfachheit halber eine mögliche Wahl, aber ich bin nicht gezwungen, ihn zu verwenden.
2. Beide Schemata sind für eine DC-Sweep-Simulation des schlimmsten Falls eingerichtet (HV-Versorgung auf konstante 140 V eingestellt und die 15-V-Versorgung steigt von 0 V auf 15 V an). Fühlen Sie sich frei, mit der Simulation zu spielen.