大電流型功率放大器PA04及其應(yīng)用

大電流型功率放大器PA04及其應(yīng)用

摘要：PA04是美國APEX公司生產(chǎn)的一種大電流型功率放大器，它具有工作電壓高、輸出電流大、轉(zhuǎn)換速率高、失真低等特點。文中結(jié)合該器件的管腳特性及典型應(yīng)用，詳細介紹了PA04的工作原理以及外圍器件選取時應(yīng)注意的一些問題。
　　關(guān)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(yīng)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(shù)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(shè)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(guān)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
　　
　　GainRcCc1470pF120Ω>3220pF120Ω≥10100pF120Ω
　　３典型應(yīng)用
　　
　　圖６是使用ＰＡ０４設(shè)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(yīng)關(guān)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(yīng)用。由于該器件為場效應(yīng)管器件，對靜電的影響非常敏感，因此，在使用和存放時都應(yīng)該注意防靜電，以免對器件造成損壞。
　　
　　
　　
　　

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