功率放大器PA04原理及其應(yīng)用

概述：PA04是美國(guó)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(diǎn)。文中結(jié)合該器件的管腳特性及典型應(yīng)用，詳細(xì)介紹了PA04的工作原理以及外圍器件選取時(shí)應(yīng)注意的一些問(wèn)題。

１　概述

ＰＡ０４是美國(guó)ＡＰＥＸ公司推出的一種場(chǎng)效應(yīng)管功率運(yùn)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(diǎn)。

ＰＡ０４的使用很靈活。休眠方式可保護(hù)整個(gè)放大器，在待機(jī)操作或負(fù)載保護(hù)時(shí)允許很低的靜態(tài)電流。它的增強(qiáng)電壓輸入（ＶＢＯＯＳＴ）允許運(yùn)放在小信號(hào)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(jí)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(fù)輸入端；

２腳（＋ＩＮＰＵＴ）：正輸入端；

３腳、４腳（ＣＯＭＰ）：相位補(bǔ)償；

５腳（－ＶＢＯＯＳＴ）：負(fù)增強(qiáng)電壓輸入；

６腳（ＯＵＴＰＵＴ）：負(fù)電源；

７腳（－Ｓｕｐｐｌｙ）：輸出端；

８腳(＋Ｓｕｐｐｌｙ)：正電源；

９腳(＋ＶＢＯＯＳＴ)：正增強(qiáng)電壓輸入；

１０腳、１１腳(ＣＵＲＲＥＮＴ、ＬＩＭＩＴ)：限流反饋輸入；

１２腳：休眠控制端。

當(dāng)不采用增強(qiáng)電壓輸入時(shí)，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(shí)外部電路需要注意的問(wèn)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(shí)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(guò)下式計(jì)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(shí)，放大器內(nèi)部停止工作，此時(shí)整個(gè)放大器將處于休眠狀態(tài)。休眠時(shí)大約有３ｍＡ的電流流過(guò)引腳１２。當(dāng)不使用休眠方式時(shí)，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(gè)休眠電路。電路左端邏輯輸入信號(hào)為差模信號(hào)，利用三極管導(dǎo)通和截止的特性可實(shí)現(xiàn)引腳９和引腳１２的斷開(kāi)或連接控制。

２．３ 增強(qiáng)電壓輸入

ＰＡ０４的引腳５和引腳９為增強(qiáng)電壓輸入（ＶＢＯＯＳＴ）腳，有增強(qiáng)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(hào)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(dāng)需要輸出電壓接近電源電壓時(shí)（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(hào)驅(qū)動(dòng)輸出晶體管飽和，

同時(shí)這樣也可以改善輸出電壓的浮動(dòng)。如果不需要改善輸出電壓浮動(dòng)，＋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(shí)的輸出電壓浮動(dòng)與輸出電流的關(guān)系如圖４所示。

２．４ 相位補(bǔ)償

ＰＡ０４的相位補(bǔ)償可通過(guò)外接補(bǔ)償電容和補(bǔ)償電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。外部補(bǔ)償電容和補(bǔ)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(lái)確定，詳見(jiàn)表１。

表1 補(bǔ)償電容和補(bǔ)償電阻的取值

３　典型應(yīng)用

圖６是使用ＰＡ０４設(shè)計(jì)的聲納換能器的驅(qū)動(dòng)電路。該電路的信號(hào)源部分由超聲波驅(qū)動(dòng)器提供。利用ＰＡ０４的高功率帶寬和高輸出電壓性能，并通過(guò)圖示電路和相匹配的調(diào)節(jié)變壓器可驅(qū)動(dòng)聲納換能器。該系統(tǒng)的負(fù)載電路為阻性電路。但當(dāng)控制邏輯在休眠狀態(tài)時(shí)應(yīng)關(guān)斷運(yùn)放。

４　結(jié)束語(yǔ)

ＰＡ０４以其體積小、功率頻帶寬、輸出功率大等特點(diǎn)而在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、聲納換能器、可編程控制電源等場(chǎng)合得到廣泛的應(yīng)用。由于該器件為場(chǎng)效應(yīng)管器件，對(duì)靜電的影響非常敏感，因此，在使用和存放時(shí)都應(yīng)該注意防靜電，以免對(duì)器件造成損壞。