撬棍电路导致运算放大器电路发生意外行为

我正在使用运算放大器来放大来自微控制器的输入信号，该微控制器通常工作正常。

对于过压保护，我添加了直接从TL431数据表第27页图32中获取的撬棍电路，这为我不太了解的电路增加了一些不良行为。

使用TL431在2.5 V电压下触发和分压器 $R_3$/$R_4$撬棍应在4.8 V的运算放大器输出电压下触发并烧断保险丝。但是我看到的是，一旦输出电压达到3 V，输出就会下降到0.75 V，并保持在该水平，直到输入电压下降足够远为止，在正常操作下，输出应低于0.75V。之后，它将再次按预期工作，直到达到3 V或更高的输出为止。

在对撬棒电路的讨论中，我发现数据手册中所述的电容器的放置和尺寸可能并不理想。会以某种方式引起我的问​​题吗？如果不是，那么还有什么可能导致此行为？

编辑：为了适当的上下文为增加的撬杠，我用运算放大器输出调节激光器的功率。我必须确保不会因5V的输出短路而永久打开激光器，该5V用作运放和PCB上其他部件的+ Vcc。由于我不需要超过4.2V的输出，并且在正常操作期间不应获得更多的输出，因此，我想出了最好用撬棍烧保险丝来防止这种情况的发生。

数据表：

保险丝：https : //www.mouser.de/datasheet/2/358/typ_MGA-A-1388649.pdf

运算放大器：https：//www.mouser.de/datasheet/2/609/AD8605_8606_8608-877839.pdf

双向可控硅：http : //www.ween-semi.com/sites/default/files/2018-11/BT137S-600D.pdf

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

更新：完全去除C1并不能消除上述现象，但是会将其发生时的电压提高到3.3V

如图所示，在电路中不需要C1。
如前面的讨论中所指出的，电容器可能在运算放大器输出突然上升时接通三端双向可控硅开关元件。

TL431并不真正适合您要尝试做的事情，因为它需要最小的Ik来设置基准（0.4mA）。由于内部参考发生器的影响，您看到的奇怪的传导很可能是很可能的。

但是，如果您想烧保险丝（并且已经指出您选择的保险丝不适合），我建议您进行以下更改可以解决您的问题：

^{模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图}

R3确保TL431内部参考始终得到适当的维护，并且与信号电平无关。
M2使运算放大器的输出短路…。但是这里的事情很朦胧。运算放大器只能承受80mA的电流，因此我假设您正在尝试在运算放大器没电时（​​电流不受控制）烧断保险丝。
但是，如果运算放大器正常，并且信号太高，则该电路将钳位80ma的输出而不会出现问题。要使保险丝熔断是艰巨的工作。

更新：当轨轨操作已经将输出摆幅限制为5V时，要将输出摆幅限制为4.8V的原因是什么？更全面地说明您的需求，以期获得可行答案的更好希望。

从纯运算放大器的角度看问题，您的规格如下：

1. 使用5V电源时，运放的输出绝不能超过4.8V。
2. 输入必须为高阻抗
3. 运算放大器没有损坏（因此输出电流限制起作用）
4. 钳位输入而不是输出

这可能是简单钳制输入信号的可行方法：

^{模拟该电路}

的TLV3011提供了非常精确的参考电压和R4 / 5/6提供了用于输出阈值的调整。

运算放大器无法提供足够的电流来烧断保险丝。保险丝的额定电流为200mA（对于该系列中额定电流最低的保险丝），运算放大器只能提供80mA（如果以2.7V的5V电压运行，则仅为30mA），或者不到保险丝熔断电流的一半。

让我们假设接地是连接到保险丝的另一端，而不是撬棍电路，保险丝只有80mA电流流过，即使将电压提高到与AD8605输出一样高的电压，保险丝也不会熔断。允许其额定值（6V）。

撬棍电路用于电源阻抗低/电流高的电压电路。

编辑：

有几种选择，一种方法是通过将运算放大器的Vcc更改为3.4V来限制运算放大器的输出。

另一种方法是在输入端使用齐纳二极管，但是这会牺牲一些线性度和从Vin来看的负载阻抗。可以将电阻提高到一个更高的值，但也会改变限制曲线的斜率，并使Vin / Vout曲线的上​​限范围（二极管钳位不准确/线性程度较低）成为可能。这不是一个好选择，我更喜欢钳位输出或限制Vcc（这可能是最简单的，只在电路中添加一个稳压器）。

最后一种选择是在输出端使用一个串联电阻和二极管，由于串联电阻和二极管的泄漏电流，也会造成一些损耗。

另一个编辑：

如果您想要电流限制，那么有很多电路可以完成此任务。（也有许多适用于此任务的IC）。最涉及使用电流检测放大器检测电流，如下所示（放大器IC1切换光耦合器，该光耦合器又切换pmos高端开关）：

资料来源：https : //www.electronicdesign.com/power/current-limiter-offers-circuit-protection-low-voltage-drop

或此处列出的许多电路

我发现了TL431异常行为的原始原因。

原来，我使用的Eagle库在TL431下为TL432提供了SOT23封装。由于这两个都有阴极和参考引脚的开关，因此我的电路无法与TL431一起正常工作。

原始电路仍然存在一些不稳定因素，这就是为什么我接受杰克·克雷西（Jack Creasy）的回答的原因，因为他的替代电路效果很好。