Операционные усилители для высоковольтных схем

Есть большое количество аналоговых схем, например связанных с источниками питания, предназначенных для управления более высокими напряжениями. В некоторых случаях речь идет о поддержке эффективной передачи мощности, поскольку более высокие напряжения требуют меньшего тока для заданного уровня мощности и, следовательно, приводят к меньшему падению напряжения на сопротивлении или потерям мощности. Также есть много устройств, в которых требуется более высокое напряжение даже если ток низкий, а требования к питанию скромные. Это широко используемые пьезоэлектрические преобразователи, используемые в ультразвуковых схемах, прецизионные пьезоэлектрические позиционеры, работающие в нанометровом диапазоне, лавинные фотодиоды (APD) в системах LIDAR, и другие.

Задача: адаптировать обычный операционный усилитель для работы с напряжением от 50 вольт или выше. Обычно это делалось, начиная со стандартного включения операционного усилителя для работы в диапазоне от 15 до 24 В, а затем усиливая его выходное напряжение с помощью транзисторов. В принципе, это может показаться простым решением. Но для достижения высокой производительности при симметричном питании требуется более сложная схема с большим количеством пассивных компонентов.

Вот улучшенная схема повышения напряжения, которая требует гораздо большего количества компонентов для обеспечения симметричной и линейной работы во всем диапазоне выходного сигнала.

Полное описание характеристик для различных нагрузок и других условий эксплуатации схемы занимает много времени и требует анализа, основанного на неизбежных допусках добавленных пассивных компонентов. Некоторое время назад на рынке также были гибридные компоненты, которые объединяли пассивные элементы, указанные на схемах выше, в одном корпусе, который был похож на корпус классической интегральной схемы или модуля, но они обеспечивали возможность работы с более высоким напряжением, а также имели дополнительную встроенную защиту от перегрузка по току или чрезмерная температура.

Выше практическая схема включения стандартной микросхемы NE5534 в высоковольтную цепь.

Высоковольтные ОУ OPA462  и ADHV4702

К счастью, в течение последних нескольких лет поставщики чипов работали над преодолением технологических ограничений, которые ограничивали аналоговые компоненты более низким напряжением. Например, операционный усилитель OPA462 с высоким напряжением (180 В) и высоким током (максимум 45 мА) работает от двухполярного источника питания от ± 6 В (12 В) до ± 90 В (180 В) и имеет полосу пропускания 6,5 МГц, со скоростью нарастания сигнала на выходе до 32 В / мкс. Небольшие размеры корпуса этого элемента также впечатляют, всего 5 мм х 4 мм.

В области высоковольтных операционных усилителей также доступны Analog Devices — ADHV4702-1, что представляет собой прецизионный операционный усилитель с питанием от 24 до 220 В, который может использовать симметричные или несимметричные блоки питания. Этот ОУ обеспечивает скорость нарастания выходного сигнала до 74 В / мкс и имеет полосу пропускания сигнала до 10 МГц. 12-контактный корпус этой микросхемы имеет размеры всего 7 × 7 мм.

В целом, хотя цепи высокого напряжения похожи на классические операционные усилители, есть некоторые тонкости, такие как необходимость использовать защитное кольцо вокруг неинвертирующего входа и подавать на него потенциал который отслеживает вход, чтобы минимизировать утечку с близлежащих контактов.

1 комментарий к “Операционные усилители для высоковольтных схем”

  1. Сразу мелькнула мысль использовать эти ОУ в электронно-лучевом осциллографе. Вместо усилителей развертки. В своем старом самодельном на 6ЛО1И.
    Но глядя на прайс, мысль тут же убежала. :unsure:

    Ответить

Оставьте комментарий

:bye: 
:good: 
больше...