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高压大功率放大器PA42及其应用

来源:国外电子元器件/作者:大连理工大学特种电源与静电研究所 隋振中 戚栋?? 2006年04月28日 ?? 收藏0

????? ?1 概述

?????? PA42是美国APEX公司推出的一种高电压单片场效应管大功率运算放大器,它具有工作电压高(350V),静态电流小、输出电流大(峰值120mA,连续输出电流可达120mA)、价格低廉等特点。使用该放大器可在提高可靠性的同时取得以前需在混合设计中才能达到的性能,它内部的输入保护电路避免了过高的共模、差模电压及静电泄放的影响,其安全工作区无二次击穿限制,因此只要选择合适的限流电阻就可驱动不同的负载。通过PA42的外部可调补偿电路可以使设计人员根据具体的应用来选择合适的带宽和增益。

?????? PA42芯片采用10脚单列直插(SIP)密封陶瓷封装,其引脚排列如图1所示。各引脚功能定义如下:

PA42的引脚图

????????1脚:放大器正输入端; 2脚:放大器负输入端;

??

?????3脚、4脚:未用;

?????? 5脚:负电源;

?????? 6脚:正电源;

?????? 7脚:限流电阻输入;

?????? 8脚:外部补偿电阻输入端;

???????9脚:外部补偿电容输入端;

?????? 10脚:放大器输出端。

?????? 2 工作原理及外围器件选择

?????? 高压器件和普通的低压器件有很多的不同,在具体设计时由于工作电压的增高就有很多问题需要重新考虑,图2为放大器PA42的典型外围元件连接图。下面结合此图介绍一下该器件的工作原理以及选择外围器件时应当遵循的原则和需要注意的一些问题。

PA42的典型外围连接图

?????? 2.1 限流及限流电阻

?????? 为了使器件能够正常工作,图2中的限流电阻RcL的最小取值应为18Ω。为了提高放大器的稳定性,在满足限流要求的前提下,应尽量选取较大阻值的限流电阻。具体选取可根据下式来估计:

?????? RcL="3"/ILim

?????? 应当说明:在实际计算器件总的输出电阻时,器件本身的典型输出电阻加上最终选取的限流电阻才是器件的实际输出电阻。还有一点需要注意的是:通过全部负载电流和限流电阻可以得到输出电压幅度受实际限流电阻影响的具体值,其计算公式如下:

?????? VR="IoRcL"

?????? 式中,VR为输出电压的减小量。

?????? 在实际设计中,对于对输出电压幅度有要求的场合,应选用一个合适的工作电源。另外,当放大器限流的时候,在负半周的限流区会出现谐振频率很难确定的小信号伪谐振,这是由器件本身的特性决定的。器件一旦摆脱限流状态回到正常的工作状态,谐振会自动停止。

??????? 2.2.输入保护

?????? 许多高压放大器都有一个输入差分电压等级,与低压放大器相比,高压放大器容易引起差分输入过电压,这种输入端的过电压一般是由于电源振荡或者输出端经过电容CF瞬时反馈到输入端而产生的。当需要放大器提供最大压摆率以允许足够高的差分输入电压满足过载驱动时,通常可采用在输入端并联二极管钳位的办法,将差分输入电压钳位在±0.7V或者 ±1.4V(如图2所示)。这种二极管一般应选择象1N4148等低电容快信号的管子,如果考虑到低泄漏的因素,则2N4416、2N5457等场效应管是首选类型。对于PA42来说,虽然其输入保护电路可以承受高达 器件电源电压的共模输入以及高达±16V的差模输入(超过16V的差模输入将被输入保护电路自动钳位在16V),但是如果输入端负荷过重的话,从信号源仅仅取得几个毫安的电流,保护电路就会受到破坏。在这种情况下,除了上面提到的二极管钳位保护以外,在输入引脚内部300Ω的集成限流电阻的基础上再在外部增加限流电阻即可起到保护作用,一般将输入电流限制在lmA以下即可。


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放大器? 高压? 大功率?

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