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[参考译文] XTR300:XTR300 的功耗

Guru**** 2380870 points
Other Parts Discussed in Thread: XTR300, XTR300EVM, XTR305
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1527694/xtr300-xtr300-power-consumption

器件型号:XTR300
在主题中讨论的其他部件:XTR305

工具/软件:

您好、

我在设计中使用 XTR300、使其在电流模式下工作。 我为其提供±20V 的电源电压。 我可能需要它来提供±20mA 的最大电流输出、负载电阻可能为 1KΩ Ω。 我想知道至少需要多少电流才能使其正常工作? 我的直流/直流模块可以提供的最大电流为±42mA。 这是足够的吗?

此致、

Junzhe

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    您好、Junzhe:  

    我预计这会有足够的开销来消耗器件的电流、但我可以在实验室中为您仔细检查。 我将回复此主题、说明未来几天的当前消耗情况。  

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    尊敬的 Caro:

    非常感谢您的帮助! 我将等待您的反馈。 在上一个测试中、我认为±42mA  可以正常工作。 但我仍然希望获得准确的结果、以确保一切正常运行。

    此致、

    Junzhe

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    您好、Junzhe:  

    我在 XTR300EVM 上测试了该原理图、可在以下主题中找到: (+) XTR300EVM:原理图 — 放大器论坛-放大器 — TI E2E 支持论坛

    如您所见、正电源 (V+) 驱动 5V 基准电压 (TPS7A1650)-这可能是功耗的一部分。 我进行了两次测量、一次在 EVM 上使用 5V 基准、另一次在外部提供 5V 基准、结果没有太大差异。  

    所有电流消耗都在±42mA 的 DC/DC 限制范围内 :  

    (请注意,输入不是精密直流电源,因此输出电流有点偏离)

    从 V+(5V) 驱动内部基准

    输入 (V) 输出 (mA) 从 20V 开始的功耗 (mA) 从–20V 开始的功耗 (mA)
    0 –20.02. –3.74 23.22
    1. –11.69 –3.29 13.9.
    2. –3.57 –2.84 5.44
    3. 4.46 –7.5 1.76
    4. 12.93. –16.55 1.79
    5. 20.68 –24.75 1.83

    外部基准 (5V)

    输入 (V) 输出 (mA) 从 20V 开始的功耗 (mA) 从–20V 开始的功耗 (mA)
    0 –20.02. –1.72 23.67
    1. –11.53 –1.68 14.27
    2. –3.87 –1.65 5.79
    3. 4.62 –7.07 1.74
    4. 12.36 –15.46 1.76
    5. 20.38 –24.44 1.81.

    祝您一切顺利、
    Carolina  

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    您好 Carolina、

    非常感谢您的回答和测试结果。  我还想知道当 XTR300 以相同的电流驱动不同值的负载时、电源所需的电流是否会发生变化?

    我还想知道 XTR300 的最大输出容量、因为当我之前对其进行测试时、我的负载为±μ A、并且我为 XTR300 提供了 1KΩ 20V 电源、以使其输出±16mA。 根据欧姆定律、这是否意味着 XTR300 可以为±Ω 负载提供低于 1KΩ 20V 的最大电流是±20mA?

    此致、

    Junzhe

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    您好、Junzhe:  

    这是我完成的测试的配置。  

    输出电流与负载无关、它由 RSET 和 ROS 设置:  

    您打算使用哪些不同的负载电阻器?

    祝您一切顺利、
    Carolina  

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    您好 Carolina、

    我的 Vref 为 3V、RSET 和 ROS 为 1KΩ Ω、我通过更改 Vin 的值来获得不同的输出。

    我计划将 XTR300 用作我的医疗刺激器的一部分。 1kΩ 是我用于测试的电阻值(接近组织电阻值),但在实际应用中,被刺激物体的参数是未知的(也可能包含电容)。 我希望我的仪表能够生成尽可能宽的电流范围。

    此致、

    Junzhe

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    您好、Junzhe:  

    有趣的医疗应用:) 你认为以下测试会有帮助吗?  

    还是您认为 50%的电阻变化太大? 900、1k、1.1k 会更好吗?

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    您好 Carolina、

    在之前的测试中、我认为当负载值低于 1K(纯电阻)时、系统可以正常工作、但当负载大于 1K 时、由于电源电压的限制、电流可能不够。 此外、我很好奇 负载不是纯电阻、输出电流会是多少。 因为此时的负载将成为 RC 网络。

    在前面的测试中、我在负载两端并联了一个示波器、因此得到了 负载之间的电压。 然后、我使用该电压值 计算施加到负载的电流值、并将其与我的预期值进行比较、以确保正确无误。 我需要的电流波形是一个方波、单个脉冲持续大约 100us、这意味着我很难直接观察电流波形。

    我使用 Tina 软件进行仿真、您可以看到 DRV 引脚的直接输出 Iout 是我需要的±20mA 电流、但通过 R10 和 C1 后、AM1 测量的电流开始不规则。 此时、我的负载是纯电阻。 我不知道这是否意味着我的负载可以接收到所需的电流?

    在数据表中、R10 和 C1 的作用主要是保护电路、因此我删除了它们、并将 DRV 引脚直接连接到新的 RC 负载、我可以看到 Iout 的电流信号也是±20mA。 这让我有点困惑。

    我附加了仿真文件、以便您可以帮助我进行验证。 非常感谢您的帮助。

    e2e.ti.com/.../XTR300-Square-Wave-_2800_2_2900_.TSC

    此致、

    Junzhe

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    您好、Junzhe:  

    明白了、我运行了几次模拟、收到了一些奇怪/不一致的结果。 我认为最好继续进行测试测量。  

    我建议使用与负载串联的 DMM 进行电流测量(以测量电流)。

    如果您想进行此测试、能向我详细介绍一下方波输入吗?这些准确的上升和下降时间是多少?

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    您好 Carolina、

    我在 Tina 中设置的输入信号用于测试目的。 我实际使用的输入方波是由 DAC 生成的。  

    我附加了一张图片、请忽略参数、只关注它的形状。

    其上升和下降时间约为 5us、每个半个周期持续 100us。

    我认为 DMM 是测量电流的好方法、因为变化率太快、无法捕获有用的信息。 我的实验室中没有任何能够准确测量电流的器件。 因此、我一直使用示波器来测量电压、然后计算电流。

    此致、

    Junzhe

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    嗨、Junzhe、  

    感谢您提供有关输入源的详细信息、我将在获得测量结果时回复此主题。  

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    您好、Junzhe:  

    我认为 XTR300 与您的测试条件不兼容。  

    不兼容 1:  

    驱动器从器件输出电流的运算放大器只能输出相对于电源轨 ( (V−)+ 3 至 (V+)−3、即 ±17V) 的以下电压。  
    对于 1k Ω 负载、负载两端的最大电流为±17mA 。  

    下表总结了不同的电阻负载和负载上的最大可获得电压 — 这些电压通过欧姆定律得出。  

    Rload 负载上的电流
    1.2k ±14mA
    1.1k ±15mA
    1k Ω ±17mA
    900 ±18.8mA
    820 ±20.7mA
    680 ±25mA

    我不确定在之前的测量中如何获得±20mA 。 可能在直流条件下、数据表中的最小值/最大值可以延展、但在任何频率下、以下限制都非常明显。  

    不兼容 2:  

    在电流输出模式下、器件只能输出 1.3mA:  

    应用中的输入非常陡峭、上升沿和下降沿为 5us。 在该 5us 后、6.5mA 能够在该时间段内上升/下降。 ±20mA 的目标电流差 为 40mA。 因此、上升沿和下降沿必须至少为 30.7us、以便让 XTR 保持足够的时间。  

    在我的测试中、函数发生器最多只允许 1us 边沿 — 因此它更极端一些,但结果如下(超过 680ohm):  

    请注意、 为了实现±20mA、输出(蓝色)如何无法达到预期的±13.6V 。  

    如果我大幅增加脉冲宽度 (100us 至 2.2ms)、则器件有足够的时间最终上升至~±13V (~±19mA):  

    以下是此类情况下的功耗、i2 为 20V 电源、而 i3 为–20V 电源:

      

    以下示例具有非常慢的正弦波输入(请注意器件几乎达到全电压)~13.2V (±19.4mA)

    以下是此类情况下的功耗、i2 为 20V 电源、而 i3 为–20V 电源。  

    请注意、这两种情况下的功耗都在直流/直流转换器限制范围内。  

    祝您一切顺利、
    Carolina

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    您好 Carolina、

    非常感谢您的结果。 我想问:

    1.结果中的黄色波形是什么?

    2.为你的第二张图片。 如果 XTR300 的压摆率为 1.3mA。 ±19mA 应在 30us 内达到。 但它使用 2.2 毫秒在你的结果,我认为是奇怪的,几乎 70 倍大。  

    3、 对于 XTR300 的电流输出模式、我是否只需确保预留足够的时间来满足其电流变化的压摆率要求、并且所需最大电流与负载值 (I*R) 之积小于电源电压减去 3? 以便将所需的电流应用于不同值的负载?  

    但我不明白为什么对于纯阻性负载、当输出电流保持不变时、所需的上升时间也会随着电阻值的增加而增加。

    此致、

    Junzhe

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    嗨、Junzhe、  

    今天卡罗莱纳已经出去了,所以我会尽力帮助她。  

    1. 结果中的黄色波形是什么?

    黄色波形是 进入 XTR 的输入阶跃脉冲。 输出为蓝色。  

    2. 大家的第二张图片。 如果 XTR300 的压摆率为 1.3mA。 ±19mA 应在 30us 内达到。 但它使用 2.2 毫秒在你的结果,我认为是奇怪的,几乎 70 倍大。  [/报价]

    请注意、1.3mA 的压摆率不具有容性负载、因此在负载增加的情况下、压摆率会降低。  

    3.  对于 XTR300 的电流输出模式、我是否只需要确保预留足够的时间来满足电流变化的压摆率要求、并且所需最大电流和负载值 (I*R) 乘积小于电源电压减去 3? 以便将所需的电流应用于不同值的负载?  [/报价]

    是的、您需要有足够的余量、这样器件在不同的负载条件下不会受到转换限制。  

    但我不理解为什么对于纯阻性负载、当输出电流保持不变时、所需的上升时间也会随着电阻值的增加而增加。
    [/quote]

    您能否澄清一下、是否需要在输出端使用 RC 滤波器、或者是否可以为您的应用移除串联电阻器 (R10)? 我注意到您的仿真图中已将其删除。  

    此致、
    Ashley

    [/quote][/quote]
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    您好、Ashley、

    感谢你的帮助。 对于 Q2、我认为 Carolina 使用的是容性负载、我想她只使用 680ohm 电阻器、因此我认为它不需要如此长的上升时间。 对于 Q3、 我不想在输出端使用 RC 滤波、而是使用 RC 部分来仿真实际的组织电极阻抗。  在数据表中、R10 和 C1 的作用主要是保护电路、因此我将其删除。

    我找到了一些论文、其中也使用了电流激励。 可以看出、电流波形相对常规、但电压波形具有更长的上升时间。  在我的测试中、我一直测量电压波形、所以我对上升时间感到困惑。 但我需要的电流 已经施加了。 我不知道这种理解是否正确。

     

    此致、

    Junzhe

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    您好、Junzhe:  

    抱歉、响应延迟、在我的测试中、器件具有 10nF 负载。 我可以继续重新创建测试、但我只是认为 XTR300 不适合此应用。  

    在集成器件解决方案中、唯一的双向电流输出是 XTR300 和 XTR305、但是这些器件无法支持高压摆率要求和±20mA 输出的~1k Ω 预期负载 。  

    相反、我建议构建分立式解决方案 Howland 电流泵、下面提供了一些资源:  

    如果您在分立式实施方面需要进一步的帮助、请创建新线程并引用此线程、以便工程师可以了解具体情况。  

    谢谢、很抱歉我无法让 XTR300 适合您的应用。  

    祝您一切顺利、
    Carolina