Estoy diseñando un dispositivo de muy baja potencia, es decir, menos de 5 uA, que requiere entradas externas. Estas entradas deben estar protegidas contra sobretensiones. El rango permitido es de -0.1 V a 3.0 V. Si es necesario, puedo vivir con un voltaje máximo que está limitado a un valor tan bajo como 2.8 V y tan alto como 4.0 V, por lo que al menos hay algo de flexibilidad. p>
Todo el dispositivo tiene una fuente de alimentación a un voltaje algo más alto y un convertidor reductor a un voltaje del sistema a 3.0 V, así que en general podría agregar un diodo de protección a ese voltaje del sistema de 3.0 V, aceptar que el límite Se aumenta a lo sumo a 4 V y se hace con él. Lamentablemente, no puedo limitar la corriente a través de este diodo hasta el punto en que el dispositivo simplemente lo hundiría, ya que el dispositivo solo consume aproximadamente 5 uA y puede haber hasta 1 mA de corriente a través de ese diodo:
Entonces, en cambio, preferiría tener otros medios para limitar ese voltaje. El enfoque típico aquí es usar un diodo Zener a tierra, sin pasar por el propio sistema. Por supuesto, eso también falla, ya que no hay diodos Zener con una rodilla lo suficientemente aguda en ese rango de voltaje para asegurar que haya una limitación de voltaje por encima, por ejemplo, 3.5 V y un consumo de corriente muy bajo por debajo de 2.8 V, que es un poco requerido para esto Circuito para funcionar. Tampoco puedo agregar un divisor de resistencia antes de la entrada y luego usar un diodo Zener con un voltaje Zener más alto, porque eso crearía un desplegable que, junto con un pull-up adicional, aumentaría considerablemente el consumo de corriente en la resistencia permitida. rango.
Entonces, la última solución que veo es un método más complejo para limitar el voltaje. El enfoque que prefiero es algún tipo de regulación de la derivación. No encontré ningún regulador de derivación lo suficientemente bajo como para mis necesidades, como el ALD111933 , que es un recorte par umbral FET. Con él, podría crear un circuito como este:
¿Ves un problema particular con esto? No hay necesidad de filtrar transitorios extremadamente rápidos, otro mecanismo se ocupará de eso.
¿Hay alguna alternativa? Pensé en los amplificadores operacionales de baja potencia, pero tienen anchos de banda tan bajos que, incluso con el filtro transitorio, serían demasiado lentos.
Además, los únicos FET realmente bien recortados parecen ser de ese fabricante. ¿Hay otros que simplemente no puedo encontrar?
Editar: He mantenido oculta la señal real en la entrada, lo siento por eso. La razón de ello es que puede ser bastante diverso. En general, debe ser una señal digital o analógica entre 0 V y 2.8 V; Señales analógicas con un ancho de banda inferior a 100 Hz, señales digitales de hasta 10 kHz. No hay diodos de protección en BUF1, que tiene un máximo absoluto de 4,3 V. En caso de errores que puedan ocurrir durante el funcionamiento normal, debo esperar voltajes de hasta 8 o 9 V. En caso de errores graves, eso debería no ocurre, pero sería bueno resistir, el voltaje puede elevarse hasta 30 V en la entrada. También puedo escalar R1 adecuadamente, seleccionando diodos de baja fuga. BUF1 también tiene una corriente de fuga muy baja, por lo que R1 sería de alrededor de 200 kOhm.
Edit: Otra pequeña aclaración: no solo me interesa bloquear los transitorios. Puede ser necesario permitir que se aplique una sobretensión a lo largo de los días hasta que se pueda solucionar la falla.