在具有多個電源電壓的系統中，運算放大器功率 電源必須在任何輸入的同時或之前建立 應用信號。如果沒有發生這種情況，過壓和閂鎖 條件可能會發生。

但是，這有時在現實世界中可能很難滿足。 應用。本文將介紹運算放大器在 不同的電源時序情況（見表2），分析可能 問題，并提出了一些建議。

電源排序問題可能有所不同

在許多不同的情況下，電源排序問題 可能出現。例如，在一個客戶應用中，AD8616可以 配置為緩沖器，在電源之前輸入為0 V 建立（圖1），負電源在 正電源（存在負電源，不存在正電源）。

圖1.AD8616測試電路，施加–3 V V–且不存在V+。

表1顯示了所有AD8616引腳在這種條件下的結果。V+ 之前 施加，V+ 引腳和 OUT 引腳上的電壓為負。這可能會 不會損壞運算放大器，但如果這些信號連接到端子 在其他尚未完全供電的芯片上（例如，假設 ADC使用相同的V+，其電源引腳通常只能容忍 –0.3 V 最小電壓），芯片可能會受到損壞。類似的問題 如果 V+ 在 V– 之前通電，就會發生。

表2突出顯示了電源排序中的一些可能情況。

運算放大器內的靜電放電（ESD）二極管

靜電放電也會導致過壓事件。大多數操作 放大器具有內部ESD二極管，以防止靜電ESD事件。 ESD二極管可以提供分析V+或V-時活動的關鍵 缺席。圖2是ADA4077/ADA4177的簡化框圖。 表3顯示了ADA4077-2/ADA4177-2內部的典型壓降 ESD二極管和背靠背二極管。請注意，背靠背二極管 放置在運算放大器的兩個輸入端子之間，以箝位 最大差分輸入信號。

圖2.ADA4077/ADA4177簡化框圖

另請注意，當使用數字萬用表測量ADA4077-2的D5/D6時，它會 顯示兩個輸入端子之間沒有二極管。其實有兩個系列 背靠背二極管之前的電阻，以限制輸入電流小于 ±10毫安。內部電阻和背靠背二極管限制差分 輸入電壓至 ±Vs，以防止基極-發射極結擊穿。

ADA4177集成了OVP電池，以實現魯棒性。它們被放置 在ESD二極管和背靠背二極管之前，因此很難測量 這些二極管由數字萬用表。可以測量ADA4177的輸出ESD二極管。

評估設置

圖3用于測量運算放大器的活動。 通道 A 和 通道B各自配置為緩沖器，通道B同相 輸入通過100 kΩ電阻連接到GND。通過使 V+ 缺席 （V–存在）或V+存在（V–不存在），輸入和功率相關變量 可以通過安培和電壓表測量。通過分析 這些變量，我們可以確定當前的流路。

圖3.電源排序測試的設置。

情況 1：輸入浮動

表4顯示了浮動輸入和一個無電源的結果。當 V– 存在且不存在 V+，則 V+ 引腳處存在負電壓。什么時候 存在 V+ 且不存在 V– 表示 V– 引腳處存在正電壓。

對ADA4077-2和ADA4177-2進行測試的結果相似。不大 在輸入引腳和電源引腳以及運算放大器處觀察電流 當電源軌不存在時，浮動輸入仍然是安全的。

情況2：輸入接地

表5顯示了輸入接地時的結果。IB+ 的注意事項，a 負值表示流出 +IN 端子的電流。對于 IOUT， 負值表示流出 –IN 端子的電流。

以不存在V+的ADA4077-2為例，V+被箝位到VIN ESD二極管的電壓。

VIN通過ESD箝位二極管連接到V+，因此當VIN為0 V時，V+ 為 –0.846 V。

電流路徑回路：如圖4所示的紅色路徑，0.7 mA電流 從 GND （+IN） 流向 V+。1.6 mA 電流從接地 （+IN） 流出 通過一個內部電阻器，D5 以及 –IN 和 OUT，則電流流入輸出端子。最后是兩種潮流 （0.7 mA 和 1.6 mA）組合成 –15 V 的電流，并且組合 電流流回GND （+IN）。

ADA4177-2和ADA4077-2的結果相似。請注意， 在ADA4177-2中，D1由橫向的發射極基極實現 PNP 晶體管。晶體管將過壓電流從 V+ 到 V–。圖4中的ADA4177電路顯示9.1 mA電流 從 V+ 返回到 V– ，并在反饋中結合 0.2 mA 電流 路徑，導致 9.3 mA 電流流向 –15 V，然后電流回流 到GND。

在輸入引腳和電源引腳上均未觀察到大電流 ADA4077-2或ADA4177-2（表5）。這些運算放大器可以承受 增益為+1且+IN接地時PU排序的任何順序。

情況 3：使用輸入

正或負信號（+10 V或–10 V）施加到+IN端子 當一個權力缺席時。表6顯示沒有大電流，因此這些操作 放大器可以承受任何階次的PU排序，增益為+1，+IN時 停飛時間很短。

電流流路分析與案例2（0 V輸入）類似，請參考 圖5.

圖4.V+不存在時的ADA4077/ADA4177電流路徑（輸入接地）。

圖5.V+不存在時的ADA4077/ADA4177電流路徑（10 V輸入）。

情況4：帶輸入和負載在電源/輸出

在實際應用中，運算放大器電路可能與另一個電路一起工作。 例如，運算放大器的輸出可能驅動負載，或者運算放大器的功率 電源也可以為其他電路供電。這可能會導致問題。

在此測試中，在輸出和GND之間連接一個47 Ω電阻或 缺少電源引腳和接地。 表 7 顯示了 ADA4077.大電流以紅色突出顯示。三種可能的情況 假設不存在 V+，可能會帶來風險：

情況1：當輸入為10 V，OUT負載為47 Ω時，輸出為1.373 V。當有23 mA電流從運算放大器的輸出引腳流出時（參見圖6），電流路徑為：

輸入信號源提供 30.2 mA 電流

24 mA 電流流經 D1 至 V+，6.2 mA 電流流經 D5 和反饋路徑至 OUT

V+ 的 24 mA 電流分為 1 mA（至 V–）和 23 mA（至 OUT）

29.2 mA 電流流經 47 Ω 負載至 GND

電流需要受到限制。通過在+IN處增加一個1 kΩ電阻，輸入電流降至6.8 mA。

情況2：當輸入為10 V且V+負載為47 Ω時，170 mA電流流入ADA4077-2，并從V+引腳流出至47 Ω電源負載。170 mA 電流會燒毀內部二極管并損壞芯片。通過在+IN處增加一個1 kΩ電阻，輸入電流降至8.9 mA。圖 7 顯示了當前的流路。

圖6.不存在V+時的ADA4077電流路徑（10 V輸入和47 Ω輸出負載）。

圖7.不存在V+時的ADA4077電流路徑（10 V輸入和47 Ω電源負載）。

情況3：當輸入為負（–10 V）且OUT負載為47 Ω （參見圖8），有48 mA電流流過 芯片。這將產生48 mA× （–2.5 V + 15 V） = 0.6 W功率 耗散。考慮到ADA4077-2的158° C/W θJA，結 溫度比環境溫度高94.8°。如果有 兩個通道或有較重的負載，結溫可能 高于 150°，芯片可能會損壞。

電阻器不是在輸入端增加一個限流電阻器，而是 應該在輸出中添加。

當V+存在而V-不存在時，也會發生同樣的現象。 通過添加外部電阻來限制電流，電路可以 更加健壯。

對于ADA4177-2，僅適用情況3。當有大的負數時 輸入和重負載同時在輸出端，當V+為時 不存在且有53 mA電流流過芯片，功耗 可能會升高，結溫升高（參見 到圖 9）。通過在輸出端增加一個1 kΩ電阻，可以避免風險。

在兩個運算放大器中，ADA4177-2比ADA4077-2更可靠。是的 是要求精度和穩健性的應用的首選。

電源排序中的其他運算放大器活動

在運算放大器中，二極管、電阻、 和 OVP 細胞。有些運算放大器沒有內部OVP單元，有些沒有 背靠背二極管。不同的實現將產生不同的 缺少一個電源時的結果。此外，不同的運算放大器設計 可以產生不同的結果。

例如，ADA4084-2沒有內部限流電阻或過壓保護 電池，并且具有連接到電源并背靠背的ESD二極管 二極管。表 9 和圖 10 顯示了 V+ 不存在且 為 10 V 輸入。ADA4084的活動和電流路徑與 ADA4077-2和ADA4177-2（前面在案例3中討論過）。然而 由于ADA4084沒有內部電阻或OVP電池來限制電流， 60 mA 電流將流入芯片，這可能會造成損壞。

圖8.不存在V+時的ADA4077電流路徑（–10 V輸入和47 Ω輸出負載）。

圖9.不存在V+時的ADA4177電流路徑（–10 V輸入和47 Ω輸出負載）。

圖 10.V+不存在時的ADA4084電流路徑（10 V輸入）。

在系統應用中，不同的運算放大器，不同的拓撲結構（如 同相放大、反相放大和差分放大）， 可以實現不同的負載和外部連接。 如果沒有一個電源，則需要評估風險。本文 可以提供有關設置評估電路的指導（圖2），如何 分析當前路徑，并評估潛在風險。

總結

為避免過壓或閂鎖情況，運算放大器功率 供應必須同時建立。一般準則是：

在上電序列期間，先打開電源，然后應用 輸入端信號

在關機期間，先關閉輸入信號，然后關閉 電源

在實際應用中，這些準則可能難以遵守。 這可能會導致問題，尤其是當有輸入信號時，并且 設計師需要正確評估風險。一個有效的解決方案是嘗試 限制運算放大器的輸入電流，使其在數據規格范圍內 表。在輸入和輸出端增加一個限流電阻器有助于 無法同時供電的應用。

我們在無電源應用中測試了三個ADI運算放大器 （ADA4084-2、ADA4077-2 和 ADA4177-2）。與內部集成時 電阻方面，ADA4077-2被證明非常可靠。ADA4177，當 與OVP電路集成，提供最佳的魯棒性。在應用程序中 電源可能不存在，而外部限流電阻器無法供電的地方 建議使用ADA4177，以避免降低精度。

審核編輯：郭婷