功率放大器PA34及其应用

2006-05-07 15:50:19来源: 国外电子元器件

1 概述

PA34是APEX公司推出的7脚TO220封装的大功率运算放器,它的输入共模范围很宽,且内含输出限流保护功能,同时具有很宽的电源电压范围。其中单电源时电源电压范围5V~40V;双电源时电源电压范围为±2.5V~±20V。PA34的效率很高,其输出电流最小值为2.5A,且失真很小。

PA34功率放大器可广泛应用于半桥或全桥电机驱动、音响功放以及众多的单电源系统,如5V外部电路系统、12V自动化系统及28V航空航天系统等领域。

2 引脚排列和主要参数

图1所示是PA34的外形封装和引脚排列示意图。其主要参数如下:

●电源电压:5V~40V;

●输出电流:PA34的输出电流与电源到输出间的电压值有关,具体参数可参见图2的SOA曲线;

●内部功耗:18.5W;

●差模输入电压:±Vs;

●共模输入电压:+Vs~-Vs-0.5V;

●最大结温:150℃;

●焊接温度(10s):300℃;

●贮存温度范围:-65~150℃;

●工作温度范围:-55~125℃。

3 主要管脚功能

PA34除了具有输入、输出和电源输入引脚外,还具有两个较为特殊的引脚VBOOST和ISENSE。

3.1 VBOOST管脚

VBOOST管脚是PA34运放的第二级负载正端,当这个管脚连接到高于+Vs的5V电源时,它将对上面的晶体管(连接成射跟随器的达林顿管)提供更大的驱动,因而可使输出晶体管更好地饱和。

VBOOST管脚大约需要10~12mA的电流,动态时具有1kΩ的阻抗。应用到VBOOST的最大电压为40V(相对于-Vs)。+Vs和VBOOST间的电压差是没有限制的。

图3给出了一个自举电路,该电路的耦合输出波形将在VBOOST管脚输出。而这将会引起VBOOST电压从它的初始值向正电压摆动,其摆动值为+Vs-0.7V(二极管管压降),初始值和摆的总线为VBOOST的输出。换句话说,如果VBOOST初始值为19.3V,输出摆正向电压为18V,那么VBOOST上的电压应为19.3-0.7+18等于36.6V。

3.2 ISENSE管脚

ISENSE管脚可用来和输出级的负半边串联。只有当负电流输出时,电流才流过这个管脚,此时流过这个管脚的电流和流过输出端的电流值相同。也就是说,如果有-1A的电流流过输出,则ISENSE管脚将有1A的电流流过,而如果+1A流过输出,则ISENSE管脚的电流应当为零。

4 应用说明

4.1 安全工作区(SOA)

PA34的SOA曲线可参见图2,该安全工作曲线考虑所有限制的影响,当电路中具有足够的输出电流,对于电阻性负载来说,这种情况比较简单,而对于感性负载和具有反向电动势(EMF)的负载来说这一问题就变得相对比较复杂。

在瞬态条件下,容性和感性负载只有满足表1给出的条件值时才是安全的。但对于持续的、高能量的回馈,还必须外接快速恢复二极管。

表1 PA34的容性和感性负载安全值

±Vs 容性负载 感性负载
20V 200μF 7.5mH
15V 500μF 25mH
10V 5mF 35mH
5V 50mF 150mH

4.2 稳定性

为了保证电路的稳定性,几乎所有的非互补型输出运放都采取输出级拓补电路,对于不同的输出电流极性,由于其在增益和相位上的响应不匹配,因此,要使制造商考虑到所工作条件下的最佳补偿是很困难的。

使用时,可以在PA34的输出端到地之间接一个1Ω的电阻并并联一个0.1μF的电容(电源和地必须有合适的旁路电容),这样可以避免PA34在应用电路中产生局部输出振荡。

5 应用电路

图4是利用两个PA34设计的双向电机驱动电路,图中,R1和R2将运放A的同相增益设定为2.8,而运放B是运放A的输出驱动的一个单位增益反相器。需注意的是:运放B反相端的参考节点电压应通过电阻R5和R6设置为电源的中点电压(14V)。当输入为5V时,A的输出为14V,这等于参考节点电压。由于运放B的输出也是14V,这样,穿过电机的电压为0V。当输入电压高于5V时,流过电机的电流从左到右。而当输入电压低于5V时, 流过电机的电流方向与之相反,从而使电机做反向转动。

6 安装注意事项

在安装PA34时,应注意以下几点:

(1)必须用散热器,因为即使在空载情况下,PA34内部功耗也在3.6W左右,因而必须使用散热垫圈成导热胶。

(2)尽量避免折弯引脚,否则会损坏运放的内部电路结构。

(3)在管脚焊到固定端前,必须使补底尽可能贴紧散热器。

(4)无论对管脚有何种方向的挤压,都必须提供必要的应力释放。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/packing/200605/3545.html
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