Limitación de corriente en el lado de entrada del amplificador de transimpedancia (protección de fotodiodo)

Así que he usado el amplificador de transimpedancia estándar para detectar la corriente de un fotodiodo. El fotodiodo es imparcial.

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

Pasé por las simulaciones de Spice para calcular la estabilidad y el valor de los condensadores de compensación que necesito y luego hice las pruebas analógicas y luego hice la placa de circuito impreso y todo funciona según lo diseñado.

Sin embargo, me encontré con un posible modo de falla que resultó en quemar el fotodiodo (quemé uno de prueba) y no puedo permitirme que eso suceda (hay 25 fotodiodos incrustados en una parte que no puedo reemplazar fácilmente y no puedo) no me lo puedo permitir).

Estoy usando una fuente de alimentación (+-15 V y tierra) y si por alguna razón uno de los rieles de la fuente de alimentación falla (el ejemplo más simple es que el +15 se desconecta por error, pero originalmente tenía una fuente de alimentación defectuosa que resultó en esto) el fotodiodo ve a través de sus terminales + o - 15 V dependiendo de qué riel se desconectó (¿posiblemente 30 V? ¿Si el cable de tierra es el que está desconectado?).

Cualquiera de estos (15 V de polarización directa o inversa) mata mis fotodiodos. Como dije, hice mi pcb, por lo que no tengo mucho espacio para implementar algún tipo de limitación de corriente. Consideré los fusibles, pero creo que podrían ser demasiado lentos o si los califico bajo y la corriente alcanza su punto máximo cuando el fotodiodo está iluminado por una fuente particularmente grande y se funde, crearía el mismo modo de falla que si desconectara uno de los rieles

Alguien tiene alguna experiencia con este tipo de problema? Las posibles ideas que he encontrado hasta ahora son:

use reguladores de voltaje con una resistencia para limitar la corriente (esencialmente convirtiéndose en una fuente de corriente) www.ti.com/lit/an/sbva011/sbva011.pdf

use algún tipo de circuito limitador de corriente después de la fuente de alimentación. www.radio-electronics.com/info/circuits/transistor_current_limiter/transistor_current_limiter.php

Obviamente, necesitaría dos en el lado + y -, pero no estoy del todo seguro de cómo se comportarían.

Cualquier sugerencia o consejo es más que bienvenido.

Los enlaces de Ps no son enlaces ya que no tengo el representante para publicar enlaces...

Tal vez una opción sea colocar un par de diodos (no fotográficos) en paralelo con sus fotodiodos sensibles. Estoy pensando en 3 diodos en serie, por lo que alrededor de 1,8 V los diodos comenzarían a conducir y proteger los fotodiodos. Y otros 3 diodos en paralelo pero para la otra dirección, como este: wiki.3rail.nl/images/d/d7/Dioden-antiparallel.jpg , por lo que las conexiones de la izquierda y la derecha en paralelo con sus fotodiodos. De hecho, las soluciones que propone probablemente no sean lo suficientemente rápidas. Los diodos pueden ser casi de cualquier tipo que tenga disponible.
No entiendo cómo ese circuito, instalado correctamente, puede explotar un fotodiodo. ¿Cómo está alimentando su amplificador operacional y cuál es el rango de entrada de modo común permitido para esa configuración de energía con ese amplificador operacional? Sugiero usar una fuente de alimentación positiva y negativa, ya que las entradas están en el riel negativo si alimenta con positivo y tierra.
@Blago Está pensando en la limitación de corriente, pero mi enfoque de diodo es diferente, es una limitación de voltaje, pero no fluirá un exceso de corriente a través de sus fotodiodos, por lo que están protegidos.
FakeMoustache, no tendré el espacio físico para la solución de colocar 6 componentes entre los fotodiodos y los amplificadores operacionales.
Scott, estoy usando una fuente de alimentación positiva y negativa. Tenía una fuente de alimentación defectuosa, relativamente barata pero portátil, que de alguna manera hizo estallar mi fotodiodo de prueba y este fue el único modo de falla que pude reproducir. Es posible que alguien tropiece o tire de un cable o se suelte una conexión
Entonces asegúrese de que esto no pueda suceder.

Respuestas (1)

La única ruta posible de alta corriente que veo es la red de protección en el amplificador operacional. Si agrega una resistencia de unos pocos K en serie con la entrada (inversora), debería limitar la corriente y proteger el diodo. Puede poner en paralelo la resistencia con un condensador pequeño (100pF o algo así) si necesita acelerarlo (la velocidad de giro debe estar lo suficientemente limitada por los condensadores de derivación de suministro para limitar la corriente a través del condensador).

La ruptura inversa no es dañina para los diodos si la corriente es limitada. La corriente máxima permitida dependería del diodo.

Entonces, ¿eso es equivalente a introducir una resistencia en serie al fotodiodo? ¿Esto disminuiría la linealidad del fotodiodo y potencialmente introduciría un error?
¿Podría usar una referencia de voltaje de derivación o un regulador de voltaje justo después de la fuente de alimentación, tal vez? ¿Eso también eliminaría parte del ruido de 50 hz? No tengo experiencia con ninguno de los dos, así que no lo use, eso funcionaría.
En serie con la entrada, por lo que no es lo mismo que en serie con el PD. Introduciría un poco más de ruido, pero probablemente no sea significativo a menos que su resistencia de retroalimentación sea realmente baja.
incluso tengo un problema similar de cómo limitar la corriente a TIA, lo que sucede exactamente es que cuando se ilumina una luz alta/excesiva en los fotodiodos, emiten una corriente de casi 10 mA - 100 mA que se alimenta directamente a TIA lo dañaría Entonces, ¿cómo puedo limitar esa corriente? por cierto mi corriente es un pulso y de ancho solo 10ns
Limitación de corriente en el lado de entrada del amplificador de transimpedancia (protección de fotodiodo)
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