大電流型功率放大器PA04及其應用

    關鍵詞：大電流；功率放大器；增強電壓輸入；休眠；PA04

１　概述

ＰＡ０４是美國ＡＰＥＸ公司推出的一種場效應管功率運算放大器，它具有工作電壓高（２００Ｖ）、輸出電流大（２０Ａ）、高轉(zhuǎn)換速率（５０Ｖ／μｓ）、低失真等特點。

ＰＡ０４的使用很靈活。休眠方式可保護整個放大器，在待機操作或負載保護時允許很低的靜態(tài)電流。它的增強電壓輸入（ＶＢＯＯＳＴ）允許運放在小信號段工作在較高的電壓下，而不需要有較高的輸出電流；ＰＡ０４具有四線傳感技術精確限流方式，而不需要考慮在輸出線內(nèi)部或外部連接毫歐級的相干電阻。

ＰＡ０４采用１２腳雙列直插（ＤＩＰ）封裝，密封性好，且在內(nèi)部互相絕緣。其引腳排列如圖１所示。各引腳功能如下：

１腳（－ＩＮＰＵＴ）：負輸入端；

２腳（＋ＩＮＰＵＴ）：正輸入端；

３腳、４腳（ＣＯＭＰ）：相位補償；

５腳（－ＶＢＯＯＳＴ）：負增強電壓輸入；

６腳（ＯＵＴＰＵＴ）：負電源；

７腳（－Ｓｕｐｐｌｙ）：輸出端；

８腳(＋Ｓｕｐｐｌｙ)：正電源；

９腳(＋ＶＢＯＯＳＴ)：正增強電壓輸入；

１０腳、１１腳(ＣＵＲＲＥＮＴ、ＬＩＭＩＴ)：限流反饋輸入；

１２腳：休眠控制端。

當不采用增強電壓輸入時，可將５腳、６腳以及８腳、９腳分別短路。

２　工作原理

ＰＡ０４為大電流功率放大器。由于其輸出電流比較大，因而在設置和使用方面與普通的功率放大器有很多不同。這里就ＰＡ０４的工作原理以及其在應用時外部電路需要注意的問題和遵循的原則做一些介紹。

２．１ 限流和限流電阻

ＰＡ０４的引腳１０和引腳１１用于電流反饋輸入時的連接電路如圖２所示，圖中，引腳１１與放大器的輸出端直接連接，引腳１０與限流電阻連接。這樣連接的好處是可以旁路其它任何寄生阻抗。限流電阻必須接在圖２所示的位置。其大小可以通過下式計算：

ＲＣＬ＝０．７６／ＩＬＩＭＩＴ

２．２ 休眠工作方式

在休眠工作方式下，ＰＡ０４的引腳１２與腳９連接時，放大器內(nèi)部停止工作，此時整個放大器將處于休眠狀態(tài)。休眠時大約有３ｍＡ的電流流過引腳１２。當不使用休眠方式時，應將引腳１２懸空。

休眠電路可以有很多種，圖３所示就是一個休眠電路。電路左端邏輯輸入信號為差模信號，利用三極管導通和截止的特性可實現(xiàn)引腳９和引腳１２的斷開或連接控制。

２．３ 增強電壓輸入

ＰＡ０４的引腳５和引腳９為增強電壓輸入（ＶＢＯＯＳＴ）腳，有增強電壓輸入管腳的放大器一般多數(shù)工作于高壓狀態(tài)而很少在大電流狀態(tài)。因此，＋ＶＢＯＯＳＴ管腳（引腳９）和－ＶＢＯＯＳＴ管腳（引腳５）一般被連接到放大器的小信號電路上，＋Ｖｓ（引腳８）和－Ｖｓ（引腳６）則被連接到大電流輸出端。而當需要輸出電壓接近電源電壓時（即降低管壓降），可在ＶＢＯＯＳＴ管腳外加５Ｖ電壓（即ＶＢＯＯＳＴ＝ＶＳ＋５）以使小信號驅(qū)動輸出晶體管飽和，同時這樣也可以改善輸出電壓的浮動。如果不需要改善輸出電壓浮動，＋ＶＢＯＯＳＴ管腳和＋Ｖｓ管腳、－ＶＢＯＯＳＴ管腳和－Ｖｓ管腳必須分別連接到一起，而且ＶＢＯＯＳＴ管腳電壓一定不能低于Ｖｓ管腳電壓。

ＶＢＯＯＳＴ＝ＶＳ和ＶＢＯＯＳＴ＝ＶＳ＋５時的輸出電壓浮動與輸出電流的關系如圖４所示。

２．４ 相位補償

ＰＡ０４的相位補償可通過外接補償電容和補償電阻來實現(xiàn)。外部補償電容和補償電阻可接在引腳３和引腳４之間，如圖５所示。

Ｒｃ和Ｃｃ的取值可根據(jù)總體增益的大小來確定，詳見表１。

表1 補償電容和補償電阻的取值

３　典型應用

圖６是使用ＰＡ０４設計的聲納換能器的驅(qū)動電路。該電路的信號源部分由超聲波驅(qū)動器提供。利用ＰＡ０４的高功率帶寬和高輸出電壓性能，并通過圖示電路和相匹配的調(diào)節(jié)變壓器可驅(qū)動聲納換能器。該系統(tǒng)的負載電路為阻性電路。但當控制邏輯在休眠狀態(tài)時應關斷運放。

４　結(jié)束語

ＰＡ０４以其體積小、功率頻帶寬、輸出功率大等特點而在電機驅(qū)動器、聲納換能器、可編程控制電源等場合得到廣泛的應用。由于該器件為場效應管器件，對靜電的影響非常敏感，因此，在使用和存放時都應該注意防靜電，以免對器件造成損壞。