クローバー回路がオペアンプ回路に予期しない動作を引き起こします

オペアンプを使用して、通常は問題なく動作しているマイクロコントローラーからの入力信号を増幅しています。

過電圧保護のために、TL431データシートの 27ページの図32から直接取得したクローバー回路を追加しました。これにより、よくわからない回路に望ましくない動作が追加されました。

2.5 Vの電圧でトリガーするTL431と分圧器 $R_3$/$R_4$バールは、4.8 Vのオペアンプ出力電圧でトリガーし、ヒューズを飛ばす必要があります。しかし、私が見ているのは、出力電圧が3 Vに達するとすぐに、出力が0.75 Vに低下し、入力電圧が十分に低下するまでそのレベルに留まるため、通常の動作では出力が0.75 V未満になるはずです。その後、3 V以上の出力に達するまで、期待どおりに動作します。

このクローバー回路の説明で、データシートに記載されているコンデンサの配置とサイズが理想的ではない場合があることがわかりました。それはどういうわけか私の問題を引き起こす可能性がありますか？そうでない場合、この動作の原因は他に何があるのでしょうか？

編集：追加されたクローバーの適切なコンテキストのために、オペアンプ出力でレーザーのパワーを調整します。オペアンプおよびPCB上の他の部品の+ Vccとして使用される5Vへの出力の短絡によって、レーザーが永続的にオンにならないことを確認する必要があります。4.2V以上の出力は必要なく、通常の操作でそれ以上は得られないので、このケースから保護するために、バールでヒューズを飛ばすのが最善の方法でした。

データシート：

ヒューズ：https : //www.mouser.de/datasheet/2/358/typ_MGA-A-1388649.pdf

オペアンプ：https : //www.mouser.de/datasheet/2/609/AD8605_8606_8608-877839.pdf

トライアック：http ://www.ween-semi.com/sites/default/files/2018-11/BT137S-600D.pdf

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

更新： C1を完全に削除しても、説明されている動作は削除されませんが、発生する電圧が3.3Vに増加します

回路では、C1は不要です。
前の説明で指摘したように、コンデンサはオペアンプ出力の突然の上昇時にトライアックをオンにすることがあります。

TL431は、リファレンス（0.4mA）を設定するために最低限のIkを必要とするため、実行しようとしていることには実際には適していません。あなたが見ている奇妙な伝導は、おそらく内部リファレンスジェネレータの影響によるものです。

ただし、ヒューズを飛ばしたい場合（そしてすでに指摘したように、選択したヒューズは適切ではないことを前提としています）、次の変更で問題が解決する可能性があることをお勧めします。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

R3は、TL431内部基準が常に適切に処理され、信号レベルに依存しないことを保証します。
M2はオペアンプの出力を短絡します。オペアンプは80mAしか使用できないため、オペアンプが停止している（電流が制御されていない）ときにヒューズを飛ばそうとしていると思います。
ただし、オペアンプが正常で信号が高すぎる場合、この回路は問題なく80mAをシンクする出力をクランプします。ヒューズを飛ばすのは大変です。

更新：レールレール動作によって出力スイングがすでに5Vに制限されているときに、出力振幅を4.8Vに制限する理由は何ですか？実行可能な答えのより良い希望のためにあなたのニーズをより完全に説明してください。

純粋なオペアンプの観点から問題を見ると、仕様は次のようになります。

1. オペアンプの出力は5V電源で4.8Vを超えてはなりません
2. 入力は高インピーダンスでなければなりません
3. オペアンプは壊れていません（したがって、出力電流制限が機能します）
4. 出力ではなく入力をクランプする

これは単に入力信号をクランプするための実行可能なアプローチかもしれません：

^{この回路をシミュレート}

TLV3011は、非常に正確な基準電圧を提供し、R 4/5/6は、出力しきい値の調整を提供します。

オペアンプはヒューズを溶断するのに十分な電流を提供しません。ヒューズの定格は200mA（ファミリーで最も電流定格の低いヒューズの場合）、オペアンプが供給できるのは80mA（2.7Vで5Vで実行している場合は30mAのみ）、またはヒューズを溶断する電流の半分以下です。

AD8605の出力と同じ高さまで電圧を上げたとしても、グランドがクローバー回路ではなくヒューズのもう一方の端に接続されていて、ヒューズに流れる電流は80mAだけであり、ヒューズが溶断しないとしましょう。定格（6V）を考慮してください。

クローバー回路は、電源のように低ソースインピーダンス/高電流の電圧回路用です。

編集：

いくつかのオプションがあります。1つの方法は、オペアンプのVccを3.4Vに変更してオペアンプの出力を制限することです。

もう1つの方法は、入力にツェナーダイオードを使用することですが、これにより、Vinから見た線形性と負荷インピーダンスがいくらか犠牲になります。抵抗はより高い値に上げることができますが、制限曲線の傾きを変更し、ダイオードが不正確な/直線性の低い状態でクランプするVin / Vout曲線の上限範囲を作成します。これは良いオプションではありません。私は出力をクランプするかVccを制限することを好みます（おそらくこれが最も簡単で、レギュレータを回路に追加するだけです）。

最後のオプションは、出力に直列抵抗とダイオードを使用することですが、直列抵抗とダイオードからの漏れ電流による損失もあります。

別の編集：

電流制限が必要な場合は、このタスクを実行できる回路がたくさんあります。（このタスクに適したICも多数あります）。ほとんどの場合、以下に示す電流センスアンプで電流を検出します（アンプIC1はフォトカプラーを切り替え、次にpmosハイサイドスイッチを切り替えます）。

ソース：https：//www.electronicdesign.com/power/current-limiter-offers-circuit-protection-low-voltage-drop

またはここにリストされている多くの回路

TL431の予期しない動作の元々の理由を発見しました。

私が使用していたEagleライブラリには、TL431の下のTL432用のSOT23パッケージが含まれていることがわかりました。2つはカソードとリファレンスピンを切り替えたので、私の回路はTL431では正しく機能しませんでした。

元の回路にはまだいくつかの不安定性がありました。そのため、彼の代替回路は非常にうまく機能するので、ジャッククリーシーの答えを受け入れました。