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OPAMP-NOISECALC: DAC+运放OPA593实现-5~42.5V/250mA的可调电压输出

Part Number: OPAMP-NOISECALC
Other Parts Discussed in Thread: OPA593, OPA547

如图设计,采用DAC+运放OPA593实现-5~42.5V/250mA的可调电压输出,我想知道在有电流限制的情况下,输出42.5V对地短路是否会烧毁芯片,是否需要加其他保护措施,另外帮忙看一下设计是否有问题呢,还有在输出42.5V/250mA时芯片PD为多少,限流电阻是否必须为规格书给出的定值,是否可以自己计算一个阻值使用。image.png

  •  您好,收到了您的案例,调查需要些时间,感您的耐心等待。

  • 设计非常出色,没错,传输函数是正确的:

    非常稳定:

    在这种情况下,PD 的数值肯定会过高;但我们可以进行计算,以确定在这种情况下会发生什么情况:
    PD(采购成本)= Iq*(Vcc - VEE) + IOUT*(VCC - VOUT) = 3.25mA * (45V - -10V) + (250mA * (50V - 0V)) = 0.17875 瓦 + 12.5 瓦 = 约 12.678 瓦
    参考数据手册中的 Rtheta JB 值:(17.8 摄氏度/瓦特

    Tj = Ta + PD * Theta
    JB = 25C + 12.678W * 17.8C/W = 250C

    内部的热管理措施肯定能够避免这种情况的发生,从而使设备进入热停机状态:

    更大的电路板面积有助于降低θ值,但会达到一个临界点,此时增加电路板面积也无法再实现更多的热量传递了。
    如果必须解决此问题的话,以下是一些可行的方案:
    1. 对电路板采用主动散热方式。请注意,主动散热对顶部散热型封装的效果优于底部散热型封装,但也可以通过在印刷电路板上安装水冷装置来收集这种热能。这需要付出大量努力,但无需调整电路即可完成任务。另外,您还可以在电路板上靠近封装处直接安装一些铜质散热器,并使用风扇从顶部铜层抽取热量。
    2. 使用一款不同的器件,比如 TO220 封装的 OPA547,并配备一个较大的散热器。这样就能构建出类似的电路,不过 OPA547 不会保留像 OPA593 那样所有的功能和精度。
    3. 最后,我们可以将多个 OPA593 器件并联起来,以分担运行时的热负荷。这需要将放大器分布在电路板上,但我认为 2 或 3 个这样的器件就能完成任务。这种并联网络有时会带来电路设计上的挑战,不过我们有一份很棒的应用说明文档,其中详细说明了您应该采用的具体方案:《并联 OPA593》。
    如果您或客户有特定的行驶方向偏好,请告知我。
    老实说,我可能会短路 RSET 引脚,以确保我们不会出现电流驱动不足的情况。虽然 250 毫安的设定值是理想值,但您可以看到,Iset=250 毫安并不一定意味着我们能从该设备中获得 250 毫安的电流:

    即使 Iset 设定为最大值,该设备仍有可能输出约 245 毫安的最小电流。
    250毫安是预期的负载电流吗?还是说这只是一个不太可能出现的最大电流值?
    我之所以询问,是因为如果实际预期的电流是 250 毫安,我可能会考虑采用并联式电流放大器或者选择另一种设备,主要是出于电流驱动方面的考虑。