EOS イベントに対する保護を行う簡単な方法は、図 5-3に示すように直列制限抵抗を入力に追加することです。これは、オペ アンプが非反転ノードで観測する電流を制限するのに役立ちます。電流が 10mA に制限され、電流が大きく抵抗ノイズが回路に影響を与えるように、抵抗の値を選択します。

ここで、オーバーストレス電圧が印加された時点で、1k の抵抗によってデバイスが認識する電圧と電流が制限されます。電流は 7.3mA まで低下します。この値は、ほとんどのデータ シートに示されている標準的な 10mA 制限値よりも低くなっています。ダイオード 3 は、依然として最大定格を上回っている電圧を電源に制御します。過渡電圧サプレッサ (TVS) ダイオードが電源に接続されており、電源電圧が 7V に制限され、吸収デバイスがオンになりません。

図 5-3 TVS ダイオードと直列抵抗による EOS 保護

TVS は、迅速なターンオンと大きな消費電力を実現するように設計されているため、ESD/EOS イベントで一般的な大電流および電圧サージに対応するオプションです。次のに、単方向 TVS ダイオード曲線の IVS 曲線を示します。

図 5-4 単方向 TVS ダイオードの曲線

TVS ダイオードを選択するときは、ダイオードの特性を理解することが重要です。V_RWM (逆動作最大電圧) は、高いリークが発生し始める前にダイオードに印加できる最大電圧です。I_Rは、V_RWM で観測される標準電流です。TVS ダイオードは、デバイスの電源電圧が TVS ダイオードの V_RWM と等しくなるように選択する必要があります。これにより、動作中のリークを最小限に抑えることができます。

ピーク パルス電流は、障害発生前に TVS ダイオードが処理できる最大電流に対応します。クランプ電圧は、クランプ電圧に過渡電流が発生すると、ダイオードがレギュレートする電圧レベルです。

ブレークダウン電圧 V_BR は、より高いリーク電流が観測される電圧です。この値は、デバイスの絶対最大電圧よりも小さくなるように選択する必要があります。これにより、電源が絶対最大電圧に達しないように、TVS ダイオードをオンにして電源電圧を安全なレベルにクランプできます。しかし、動作電圧で V_RWM を持ち、絶対最大定格を下回る V_BR を備えた TVS ダイオードがない場合があるため、これが必ずしも可能とは限りません。

OPA320 をご検討ください。このデバイスの最大動作電源電圧は 5.5V で、絶対最大電圧定格は 6V です。V_RWM が 5.5V に設定されている場合、6V より前にブレークダウンする TVS ダイオードはありません。ただし、外部保護に望ましい特性がない場合でも、外部保護を使用する必要があります。