Maxim用于工业超声设备的高压方案

2012-03-16 13:59:47来源: 互联网

MAX4940高压数字脉冲发生器

图1给出了MAX4940的基本功能图,其中包括4个通道的高压数字脉冲发生器(图中只画出了4个通道中的一个)。
  • S1和S2开关(分别连接VPP_和VNN_)具有200V耐压和2A驱动能力。
  • S3开关(数据资料中称为箝位开关)具有200V耐压和1A电流驱动能力。
  • 数字脉冲发生器可以工作在双极性和单极性应用,支持下列应用:
    • [VPP, VNN] = [+100V, -100V]双极性脉冲
    • [VPP, VNN] = [0, -200V]单极性负脉冲应用
    • [VPP, VNN] = [+200V, 0]单极性正脉冲应用
  • INP_和INN_分别控制开关S1和S2。
  • INC_控制开关S3 (箝位),但也受S1和S2制约。大多数应用中,INC_不需要驱动,可以始终将其保持高电平,而只驱动器INP_和INN_。此时,每次S1和S2关闭后,S3都会激活。
图1. MAX4940功能框图(4个通道的其中一路)
图1. MAX4940功能框图(4个通道的其中一路)

表1. MAX4940真值表

MAX4968高压模拟开关

图2给出了MAX4968功能图,具有16路独立的高压模拟开关。每个开关的内部状态可通过SPI™接口编程。大多数超声应用中,高压模拟开关用于实现高压复用器。
  • SW1A、SW1B摆幅可达VNN至VNN + 200V。
  • 高压模拟开关可以支持双极性和单极性应用,输入/输出电压范围可以是下列情形之一:
    • (SW_)范围 = [+100V, -100V]双极性
    • (SW_)范围 = [0, -200V]单极性负脉冲
    • (SW_)范围 = [+200V, 0]单极性正脉冲
  • 根据输入信号的幅度和极性,VNN可以在0V至-200V范围变化。VNN可以和脉冲发生器(发射电路)共用负电源。
  • VPP采用低压供电(仅为10V)。
  • 等效RON在整个输入范围保持平坦(大约20Ω),导通电容为16pF。
图2. MAX4968功能框图
图2. MAX4968功能框图

支持应用

Maxim的高压脉冲发生器和开关采用独特设计,可以工作在双极性和单极性应用(大多数工业超声波应用为单极)。Maxim的解决方案可以很好的缩小整体尺寸并简化系统,特别是在单极性应用中。下面展示了双极性和单极性发射功能图和时序图。外部干扰抑制二极管可以在一些个案中省略。
双极性脉冲

图3. MAX4940典型的4通道双极性数字脉冲发生电路
图3. MAX4940典型的4通道双极性数字脉冲发生电路

图4. 使用MAX4940和MAX4968双极性应用,大大简化高压供电设计
图4. 使用MAX4940和MAX4968双极性应用,大大简化高压供电设计

注:
  1. 为方便起见,只有两个通道连接到MAX4968,配置为1:2高压MUX。
  2. 只需要两个高压电源(VPP,VNN)。
  3. MAX4940的裸焊盘(图4没有画出)必须连接到VNN。
图5. MAX4940和MAX4968在双极性、负脉冲应用中的脉冲、开关信号波形
图5. MAX4940和MAX4968在双极性、负脉冲应用中的脉冲、开关信号波形

注:CLP_始终为高电平。每个通道只需要2个控制信号,提供3电平发射。
单极性正脉冲

图6. MAX4940在单极性正脉冲中的应用
图6. MAX4940在单极性正脉冲中的应用

图7. MAX4940和MAX4968在单极性中的应用,减少对高压电源的需求
图7. MAX4940和MAX4968在单极性中的应用,减少对高压电源的需求

注:
  1. 只需要一个高压电源。
  2. 注意,CGN_可以直接连接到CDN_,使每个通道省去一个电容。
  3. MAX4940不再需要VEE (VEE接地)。
  4. 信号耦合电容耐压需大于2
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关键字:Maxim  工业超声  高压方案

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0316/article_15132.html
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