Strombegrenzung für die Eingangsseite des Transimpedanzverstärkers (Fotodiodenschutz)

Also habe ich den Standard-Transimpedanzverstärker verwendet, um den Strom einer Fotodiode zu erfassen. Die Photodiode ist nicht vorgespannt.

https://en.wikipedia.org/wiki/File:TIA_simple.svg#/media/File:TIA_simple.svg

Ich bin die Spice-Simulationen durchgegangen, um die Stabilität und den Wert der benötigten Kompensationskondensatoren zu berechnen, und dann habe ich die analogen Tests durchgeführt, und dann habe ich die Platine hergestellt, und alles funktioniert wie geplant.

Ich bin jedoch auf einen möglichen Fehlermodus gestoßen, der zum Durchbrennen der Fotodiode führt (ich habe eine Testdiode durchgebrannt), und ich kann es mir nicht leisten, dass dies passiert (es gibt 25 eingebettete Fotodioden in einem Teil, die ich nicht einfach ersetzen kann und kann). nicht leisten).

Ich verwende eine Stromversorgung (+-15 V und Masse) und wenn aus irgendeinem Grund eine der Stromversorgungsschienen ausfällt (das einfachste Beispiel ist, dass die +15 versehentlich ausgesteckt wird, aber ursprünglich hatte ich eine fehlerhafte Stromversorgung, die dazu führte) Die Fotodiode sieht an ihren Anschlüssen entweder + oder - 15 V, je nachdem, welche Schiene abgezogen wurde (evtl. 30 V? wenn das Massekabel das abgezogene ist?).

Eines davon (15 V Vorwärts- oder Sperrspannung) tötet meine Fotodioden. Wie gesagt, ich habe meine Platine so gemacht, dass ich nicht viel Platz habe, um eine Art Strombegrenzung zu implementieren. Ich habe Sicherungen in Betracht gezogen, aber ich denke, sie könnten zu langsam sein, oder wenn ich sie niedrig bewerte und die Stromspitzen hoch sind, wenn die Fotodiode von einer besonders großen Quelle beleuchtet wird und sie durchbrennt, würde dies den gleichen Fehlermodus erzeugen, als würde ich eine der Sicherungen herausziehen Schienen.

Hat jemand Erfahrungen mit so einem Problem? Die möglichen Ideen, die ich bisher gefunden hatte, sind:

Verwenden Sie einen Spannungsregler mit einem Widerstand, um den Strom zu begrenzen (im Wesentlichen eine Stromquelle zu werden) www.ti.com/lit/an/sbva011/sbva011.pdf

Verwenden Sie eine Art Strombegrenzungsschaltung nach der Stromversorgung. www.radio-electronics.com/info/circuits/transistor_current_limiter/transistor_current_limiter.php

Offensichtlich bräuchte ich zwei auf der + und - Seite, aber ich bin mir nicht ganz sicher, wie sie sich verhalten würden.

Alle Vorschläge oder Ratschläge sind mehr als willkommen.

Ps-Links sind keine Links, da ich nicht den Repräsentanten habe, um Links zu posten ...

Vielleicht besteht eine Option darin, ein paar (Nicht-Foto-) Dioden parallel zu Ihren empfindlichen Fotodioden zu platzieren. Ich denke an 3 Dioden in Reihe, sodass die Dioden bei etwa 1,8 V beginnen würden, die Fotodioden zu leiten und zu schützen. Und weitere 3 Dioden parallel, aber für die andere Richtung, wie folgt: wiki.3rail.nl/images/d/d7/Dioden-antiparallel.jpg also die Verbindungen ganz links und rechts parallel zu Ihren Fotodioden. Tatsächlich sind die von Ihnen vorgeschlagenen Lösungen wahrscheinlich nicht schnell genug. Die Dioden können fast alle Typen sein, die Sie zur Verfügung haben.
Ich verstehe nicht, wie diese Schaltung, richtig aufgebaut, eine Fotodiode durchbrennen kann. Wie versorgen Sie Ihren Operationsverstärker mit Strom und was ist der zulässige Gleichtakt-Eingangsbereich für diese Leistungskonfiguration mit diesem Operationsverstärker? Ich schlage vor, eine positive und negative Stromversorgung zu verwenden, da die Eingänge an der negativen Schiene liegen, wenn Sie mit Plus und Masse versorgen.
@Blago Sie denken an Strombegrenzung, aber mein Diodenansatz ist anders, er ist spannungsbegrenzend, aber es fließt kein überschüssiger Strom durch Ihre Fotodioden, sodass sie geschützt sind.
FakeMoustache, ich habe nicht den physischen Platz für die Lösung, 6 Komponenten zwischen den Fotodioden und den Operationsverstärkern zu platzieren.
Scott, ich verwende eine positive und negative Stromversorgung. Ich hatte ein defektes, relativ billiges, aber tragbares Netzteil, das meine Testfotodiode irgendwie durchgebrannt hat, und dies war der einzige Fehlermodus, den ich reproduzieren konnte. Es ist möglich, dass jemand über ein Kabel stolpert oder daran zieht oder sich eine Verbindung löst
Stellen Sie dann sicher, dass dies nicht passieren kann.

Antworten (1)

Der einzig mögliche Hochstrompfad, den ich sehe, ist das Schutznetzwerk am Operationsverstärker. Wenn Sie einen Widerstand von einigen K in Reihe mit dem (invertierenden) Eingang hinzufügen, sollte dies den Strom begrenzen und die Diode schützen. Sie können den Widerstand mit einem kleinen Kondensator (100 pF oder so ähnlich) parallel schalten, wenn Sie ihn beschleunigen müssen (die Anstiegsgeschwindigkeit sollte durch Ihre Versorgungs-Bypass-Kondensatoren ausreichend begrenzt werden, um den Strom durch den Kondensator zu begrenzen).

Rückwärtsdurchbruch ist für Dioden nicht schädlich, wenn der Strom begrenzt ist. Der maximal zulässige Strom hängt von der Diode ab.

Das ist also gleichbedeutend mit der Einführung eines Serienwiderstands in die Fotodiode? Dies würde die Linearität der Fotodiode verringern und möglicherweise einen Fehler β
Könnte ich vielleicht eine Shunt-Spannungsreferenz oder einen Spannungsregler direkt nach der Stromversorgung verwenden? Das würde auch einen Teil des 50-Hz-Rauschens beseitigen? Ich habe keine Erfahrung mit beiden, also benutze es nicht, das würde funktionieren.
In Reihe mit dem Eingang, also nicht gleich wie in Reihe mit der PD. Es würde ein bisschen mehr Rauschen verursachen, aber wahrscheinlich nicht signifikant, es sei denn, Ihr Rückkopplungswiderstand ist wirklich niedrig.
Ich habe sogar ein ähnliches Problem, wie ich den Strom zu TIA begrenzen kann. Was genau passiert, ist, wenn ein hohes / übermäßiges Licht auf Fotodioden leuchtet, geben sie einen Strom von fast 10 mA - 100 mA aus, der direkt in TIA eingespeist wird, würde es beschädigen , also wie kann ich diesen Strom begrenzen? Übrigens ist mein Strom ein Impuls und nur 10ns breit
Strombegrenzung für die Eingangsseite des Transimpedanzverstärkers (Fotodiodenschutz)
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