Other Parts Discussed in Thread: OPA547, ALM2402-Q1, ALM2403-Q1, OPA567, OPA593
器件型号： OPA547
Thread 中讨论的其他器件： ALM2402-Q1、ALM2403-Q1、 OPA567、 ALM2404-Q1、 OPA593
工具/软件：
您好、
我想设计一个高达+/-–400mA 的恒定交流电流源。
电流源的频率最大为 100Hz。
有人能告诉我、TI 是否有现成的解决方案吗？
我遇到了使用 OPA547 采用 IPK 封装的改进型 Howland 电流泵.311mA、附在下面。 但我们需要–400mA +/–10V、输入电压范围是+/–10V。您能分享这方面的相关电路吗？
e2e.ti.com/.../constant-ac-current-source
您可以：
此设计是否符合您的需求？
谢谢、
Jacob
嗨、Lathaniveatha、
请考虑使用 ALM2402-Q1 来实现此功能。
如果要使 50mA 为 100 Ω、则需要超过+5V 的电源。 类似+/–6V 电源的电源电压非常适合这种情况。
考虑任何产生大约 5V 输出电压的负载组合都是建议的最大值。 换句话说、如果您想知道在 20 欧姆时可产生的最大负载电流、我们使用 250mA 最大值来确定它是 IR 最大值
此处为 100 Ω 负载、I =+1.25V –50mA、使用+/–1.25V 输入生成：
以下是使用+–10V 输入生成的 5 Ω 负载、I =+–400mA
这里是 20 Ω 负载、I =+- 250mA、通过+–6.25V 生成
谢谢、
Jacob
尊敬的 Jacob：
我们已经使用 ALM2402（已连接 img）模拟了您共享的电路。 但是、在±10V 输入下、我们观察到±550mA 的输出电流而不是预期的±400mA。
我们使用了 TI 网站中的仿真模型。 由于我们无法访问双通道引脚排列、因此我们使用两个 ALM2402 IC 进行了仿真。
此外、您能否确认 ALM2402 是否能够在±15V 电源下工作？ 我已附上 所需的输出电流和电压。输出电压为 0.47 至 5V。 或者、如果我们在 100Ω 条件下忽略 50mA、是否可以在±5V 电源下使用该器件？
最后、您能否分享用于计算电阻值的公式？
提前感谢！
| 负载电阻、Ω | 余弦值 mA |
电压输出 V. |
| 23.5 | 20 | 0.47 |
| 23.5 | 30 | 0.705. |
| 100 | 10. | 1. |
| 11. | 150 | 1.65 |
| 100 | 20 | 2. |
| 50 | 40 | 2. |
| 5. | 400 | 2. |
| 15.67 | 200 | 3.134. |
| 23.5 | 200 | 4.7 |
| 100 | 50 | 5. |
尊敬的 Lathaniveatha：
简而言之、所有 ALM240x 模型都存在一些奇怪的问题、这些问题可能并不能完全代表实际的器件性能。 因此、我使用了一个理想模型进行了仿真、并查看数据表进行确认、好像我认为这在实际实现中是有效的。
很抱歉在我的最后一篇文章中没有分享我的 sim 文件。 您很好地复制了我的仿真、但 TINA 决定不将 R4、R%和 C1 连接在一起（看到这个交叉点没有点）。
由于这里的反馈机制很小、我们实际上卡在 VOL 上、交流电流的轻微变化是由于模型具有一些共模依赖性导致的：
话虽如此、即使我们连接了这个反馈、我们仍然会看到 ALM2402 模型在某些情况下不想输出 400mA。
再说一次、我知道实际设备会这样做、这只是模型的爪形极限问题。
我仍然认为、在我建议的原始设计中、1 Ω 的小型 RHCP 电阻器会存在一些相关误差。 您询问了该公式、希望这有助于说明其影响力的原因：
Vn =｛G x (Vp -IOUT)｝/ HCP
G= RF+RHCP/RIN（当满足以下条件时）：
RF=RFP
Rin1=Rin2
RHCP=Rcomp
对于这个新设计、增益为
IOUT =｛(1005/5000)*+–10V)｝/5 =+-.402A
布线电阻会增加该 RHCP 电阻器、电阻器不匹配会增加该设计的误差。 通常、我们希望使 RHCP 足够大来帮助减小增益误差、但不要使它太大而导致 Howland 电阻器中出现较大的功率损耗。
e2e.ti.com/.../Howland-ALM2403.TSC
我对此变化的一些影响：
ALM2402 的最大 Vs 为+–6V。 这没有问题、因为与其他 ALM240x 器件相比、该器件具有高输出电流和更好的轨摆幅。 一项挑战是我们尝试输入+–10V 电压、因此我们不能将其直接连接到器件输入端、因为这会导致损坏。 我放置了一个衰减器、后跟一个缓冲器来解决这个问题、但这会引入更多错误。
借助这种新设计、我们连接了 ALM2403-Q1、该器件可由高达+–13V 的电源供电、因此不再需要输入衰减器。 因此、我们现在可以提高 RHCP 电阻器的阻值、因为我们现在在较大的电源轨上具有更大的电压摆幅。 这会导致芯片中的功率损耗更大、但使用这个新设计时、我们预计误差会略小。 LAM2403-Q1 也有奇怪的建模怪异、但借助这种新设计、我能够实现 100 Ω 的 50mA 和 5 Ω 的 400mA。 您可以放心、当涉及到轨到轨性能摆幅时、实际设计的性能可能会优于此设计。
如果您需要更高的安全性/更好的性能、我们甚至可以将第二个 ALM2403-Q1 通道与第一个通道并联、以确保在温度和工艺变化范围内始终实现–400mA。
请告诉我您对设计的看法。
简而言之、我相信这两种解决方案都有优势。 一般来说、只要我们能够承受芯片中较高的功率损耗、新设计的声音就会多一些。
此应用是产生交流电流、还是这是直流电流源？
谢谢、
Jacob
尊敬的 Lathaniveatha：
感谢您耐心完成这个设计过程。
是的、这些模型依赖于电源电压。
在模型中、我们有这些块称为 CLAWN/P 这些块有助于 OPA 了解相对于 IOUT 的最大 Vout。 这一切都是相对于电源进行的、因此很常见的情况是 VS 越高、IOUT 容量越高。
下面是这个模型的爪形块:
使用 ALM2403-Q1 可以实现+12V、但如果器件发热、提供 IOUT 的电流可能会有点弱。 这意味着我们无法保证器件始终正常工作。
+–5V 最好是 ALM2402 涵盖的电压。 我知道该模型可能无法完全显示器件性能。 您可以购买一个 EVM 并在实际中试用。 或者、我可以根据需要配置器件、并在实验室中为您测量该器件、不过在我这边可能需要一些时间才能完成此设置。
+/–15V 最适合使用两种方案：高达 200mA OPA593（比 OPA567 更昂贵）。 两者中最好的一款 ALM2404-Q1 比 OPA567 更便宜、但该器件尚未发布。 我相信我们仍计划在今年第 4 季度为该器件提供 APL。 然而、此器件只能为您的应用提供 200mA。
在我看来、最好的选择是将一个 ALM2403-Q1 芯片并联在 Howland 中、以保证 400mA 的性能。
本文介绍了如何在 ALM2403-Q1 上实施：
用于提高输出功率的并行放大器：一种改进型 Howland 泵方法
该解决方案比 OPA547 更便宜、性能更好且解决方案尺寸更小。
让我知道您的想法。
此致、
Jacob
尊敬的 Lathaniveatha：
很完美,这个桌子很有帮助。
尽管 200mA 的 23.5 欧姆可能有点困难、但我们在所有这些方面都表现良好。 由于输出级晶体管上的压降、我们可能会出现非线性情况。
我们仍需要使用 RHCP 电阻器来控制电流源。 您是否能够使所有条件都低于 4.5V 输出电压？
谢谢、
Jacob
尊敬的 Jacob：
ALM2402-Q1 只有 VCC 和 GND 引脚。 您能否说明一下在这种情况下如何施加负电源、或者是否可以将器件配置为双极输出运行？
没问题、
此曲线表示放大器在 5V 电源下可能的最大输出电压、x 轴是输出电流。
随着输出电流的增加、我们可以看到摆幅不能像电源轨那么接近。 例如、图 1 显示、在 25°C 和 100mA 条件下、我通常可以预期最大输出电压约为 4.952V。 或者、如果我为 350mA 提供源、可以看到 5V 电源轨上的最大输出电压现在约为 4.83V。 这些曲线的形状不会随电源电压发生太大变化、因此在改变电源电压时可以安全地使用固定失调电压进行调整。 如果我们使用 7V VCC 电源轨、我预计 100mA 现在的最大值为 6.952V、350mA 为 6.83V。
这一切都表明、更高的电源电压将极大地帮助我们实现在您想要使用的范围内的摆动。
摆幅性能的另一个影响是 Howland 电阻器 (RHCP)。 该电阻器会增加闭环输出阻抗、从而导致电阻损耗。 根据该应用的精度和电流要求选择合适的尺寸非常重要。
以下是 400mA 5 欧姆负载下的正确性能：（由于仿真原因，我正在使电源轨为单端电源轨，实际设计中将使用+–7V）
这里是负载为 23.5 欧姆的 200mA：（出于仿真原因，我再次将电源轨设置为单端电源轨，实际设计中将使用+–7V）
您似乎不必并行使用通道、但这当然是可以配置的。
谢谢、
Jacob
尊敬的 Jacob：
谢谢你。
我们通过为±5V 的输入提供±7V 的电压进行测试。 在负周期内、我们能够实现 400mA、但在正周期上、我们只获得 160mA。 您能对此进行标准化吗？ 请在下面找到随附的曲线。
尊敬的 Jacob：
您能否查看以下电路、这些电路是使用 ALM2403-Q1 在各种输入和电源电压条件下进行仿真的？ 最后一次迭代中的输出电流摆幅不符合预期、但我们认为其他两个电路工作正常。
电源 12V、Vin-10V
电源 12V、Vin-10V
电源 7V、Vin-5V
尊敬的 Lathaniveatha：
400mA 正好位于我推荐一个 ALM2403-Q1 的边缘、可能更适合并联使用 ALM2403-Q1 的两个通道。
这样的操作可能起作用：
谢谢、
Jacob。
