[参考译文] TLV9102：驱动真正的大容量

用户好，

巨大的电容负载将破坏 OPAMP 的稳定性。 °极小的相位边距仅为5 μ m：

e2e.ti.com/.../user_5F00_tlv9102.TSC

凯

很抱歉，罗伯特

可以通过使用双反馈方法将隔离电阻器增加一个位，并以高于单位的增益运行 TLV9102来改善相位裕度：

e2e.ti.com/.../user_5F00_tlv9102_5F00_1.TSC

凯

感谢您的回答(第二位放大器大师立即确认了答案)。

您的解释似乎是任何 OP 的标准行为，即通常预期会有这种行为。 如果输出电容增加，大多数 OP 将变得越来越不稳定。

。

但是，我的问题超越了这种行为。

我没有讨论此放大器的正常线性操作模式。 我的问题是，该 OP 在饱和期间的行为以及饱和恢复时间的速度。

据我了解，任何 OP 都应该有另一条曲线，这条曲线只对真正大的电容有效。 如果输出电容非常大，则 OP 的输出阶段将变为饱和，因此在信号斜率期间不会振铃。 在此期间，隔离电阻器上的电压将保持恒定降。 由于 OP 的输出电流有限，OP 输出处的电压(即隔离电阻器输入处的电压)将低于 OP 的+in 处的电压。 è 这就是饱和的原因。

然后，如果电容中的电压接近最终电压，隔离电阻器中的电流将会下降。 因此，隔离电阻器输入处的电压将不再由电容器中的电压和 OP 的最大输出电流所强制。 此时，OP 输出和隔离电阻器输入之间的电压将稳定在电容的额定设置电压下。 对于用作电压随动器的 OP，–Input 的信号也将达到额定电压值。

现在，应该有这样一个问题：这两种可能性中的哪一种可能会更快？

饱和电流持续时间更长，电容处的电压将加载到高于指令要求的电压，从而导致 OP 的反向输出电压和一些断电电流，该 OP 将开始振铃。

或者，如果 OP 从饱和状态恢复得更快，则降低输出电压并将信号稳定到指令输出电压，而不会振铃。

到目前为止，据我所知，这种关系是：

输出滤波器的时间常数= RC (R_ISO x C_LOAD)>饱和度恢复时间    ==>  这将导致系统稳定。

饱和度恢复时间> R_ISO x C_LOAD ==>  这将导致系统不稳定，因为 OP 将使电容器向上，向下，向上和…超速

迄今为止，存在以下问题：

1. 我对系统行为的期望有什么问题？
2. 为什么在您的模拟中看不到这种行为？
3. TLV9152S 的饱和恢复时间是多少
   过载恢复时间在数据表第12页上列出为0.4 µs (但在其他一些测试条件下)。
4. µs 0.2欧姆和10 µF (Tau = RC = 2 µs)的组合不会产生稳定的功能，我能否通过将电容增加2因子(即0.2欧姆和20 µF = 4)来获得稳定的行为 (=所述过载恢复时间的10倍)。

很明显，在这种误用下，放大器将无法与指定的 GBW 配合使用，因为它将主要由饱和行为控制。 但只需调整一个稳定的参考电压…。  (开机后或启动启用模式后只需一个稳定。)

关于所述的 GBW，我希望这适用于由 R_ISO x I_OUT _max 提供的非常有限的电压范围 在我的示例中，0.2欧姆 x 50 mA (典型值为75 mA)= 10 mV。 这也应该足够，因为我没有预料到，我的参考电压会显示更大的波动。

现在，我要再次等待您的回答，因为即使是这种奇怪的应用程序，对您来说也不应该是真正的新应用程序。

此致

Hans-Ludwig

古腾·阿布德·凯，

感谢您的分析和模拟。

我需要考虑一段时间。

只是为了回答你的最后一个陈述，即你与汽车的类比。  
你是对的，这不是我愿意建造的。

我更感兴趣的是：
车速不是太快，但可以通过踩下加速器踏板达到极限以全加速(或全速)行驶。 (与运算放大器一样，能够承受无限时间的饱和。 这在 TLV9152的 ABS.Max.Ratings 中说明。]
在这种情况下，我希望能在最短的时间内接近我的目的地。 [= OP 提供最大输出电流以加载大电容的时间间隔]
然后，在当地目的地，汽车应全速驶出，并应缓慢接近目标目的地，但由于重型负载的小型马达而导致的短时间加速会受到限制。
[这种情况应该发生在 R_ISO x I_OUT _max 的小电压范围内，其中 OP 只能看到与隔离电阻器的连接处的电压，而不是该电阻器后面的电容器。]

我对这一事实有点担心，我至少知道一些其他放大器(好吧。 我必须同意，这些产品是由其他制造商生产的)，它们的工作方式与我所描述的一样(甚至在他们的数据表中记录)。 我试图泛泛化这种行为(相对控制器 RC 和饱和恢复时间)，但根据您的陈述，这似乎只是一些行为非常好的运算放大器。
或者——只是我的另一个想法，可能是这种行为可以被普遍化，但“饱和恢复时间”的定义和测量程序可能在 OPS 的不同制造商之间有很大的不同。 对于“饱和恢复时间”的任何其他定义，离开“饱和恢复时间”后的行为可能不同。

只需一个简短的附加问题，或者为您轻松完成任务。
如果您在模拟中将电容器的值增加10和/或100，会发生什么情况？
如果我对运算放大器的物理行为的理解是正确的，那么应该有一个电容器的大小，放大器除了工作稳定之外别无选择。 它需要更长的时间来稳定，但不应显示任何振铃。 这种较长的 RC 常数将补偿“饱和恢复时间”定义中的任何可能差异。

此致

Hans-Ludwig

你好，罗伯特，

您的模拟看起来非常好。

不，我不打算构建三角形波发生器，我只想缓冲2.5电压基准的输出电压，用作多个 ADC 的参考电压，也用作这些 ADC 的电源电压 (在此双路运算放大器中使用2个独立的放大器)。

因此，我有兴趣根据2.5 V 的上升输入信号(在打开参考电压的电源和该 OP 的电源之后)计算此放大器的输出电压(实际上只有一个)。 没有计划电压步长为2 V_pp 或7 V_pp。

接通电源后，我希望输出电压保持稳定，即使电容器的电流在10 mA 和30 mA 之间变化。 这些变化电流的边缘将被大存储电容阻尼。 在最坏的情况下，电容器的压降将小于4 mV。 0.2欧姆隔离电阻器输出的4 mV 会导致通过该隔离电阻器的电流变化20 mA (即此放大器的输出电流将跟随负载电流，电容器会进行低通滤波， 并且将像负载所需的电流一样从10 mA 缓慢变化到30 mA)。 最大电流 30 mA 显著低于指定为80 mA (典型)的 OP 最大输出电流。 因此，我希望《任择议定书》反应相当缓慢，但它应该保持稳定。

因此，要最终完成这一模拟，如果您可以将2.5 V 的固定电压作为+输入，并且输出负载的变化缓慢且电压差非常有限，则这将是很好的。

这真的是一个很好的应用程序。 这将导致设计只使用非常小的面积(WSON 外壳，2个放大器为2.00毫米 x 2,00毫米； 对于作为电压随动器的应用，不需要外部反馈电阻器[此外，进出是相邻的触点]，也不需要 R_g)，我将有两个稳定电压，这不会影响电压参考，因为这些放大器的共模输入阻抗为6太欧姆。  

其他信息：

REF3425-EP 等典型电压参考需要更多的空间，并且只能提供一个高达10 mA 的输出电流。

我的设计如上所述，我将获得2个附加输出，每个输出高达80 mA。

此致

Hans-Ludwig

Hallo Hans-Ludwig，

您可以使用 OPA2350并使用双反馈方法实现所有这些：

e2e.ti.com/.../user_5F00_tlv9102_5F00_3.TSC

e2e.ti.com/.../user_5F00_tlv9102_5F00_4.TSC

凯

哈洛·凯

现在你的提议非常接近我的要求。

但是，OPA2350最小的外壳比 TLV9102大得多。

MSOP (8)中的 OPA2350的标称主体尺寸= 3，00毫米 x 3，00毫米，但使用挤压支脚，印刷配线板上所需的空间为3，20毫米 X 6，0毫米= 19，20 mm²(如 DGK 外壳的陆地图案数据所提供)。

WSON (8)中的 TLV9102的标称主体尺寸= 2,00毫米 x 2,00毫米，且无拉伸支脚，因此印刷配线板上的请求空间仅为2,2毫米 x 2,5毫米= 5,50 mm²。

您可以看到，OPA2350需要大约3.5倍于小型 TLV9102的空间。

除此之外，OPA2350似乎需要在其反馈环路中增加一些组件(一个电阻器和一个电容器)以提供稳定的信号。 这些部件可能是必要的，因为数据表的图21 (OPA350，OPA2350 ...)表明，该 OP 将为电容值大于10 nF 的电容值提供不增加的过冲，但并未显示任何下降。
这些附加部件(即使是0402尺寸的小部件)也需要一些额外的空间。

OPA2350网站上提到的另一个部分可能显示出一些改进，即 OPA2328，其数据表在图6-22中显示了电容值接近1 nF (增益=+1，即作为电压缓冲器运行)时的电容值的一些下降过冲。
这款 OP 还可用于更小的外壳。 WSON (8)，带3，00毫米 x 3，00毫米(无外腿)。 但在将来的某些时候，此选项将可用，信息仅为初始设备，第一个原型安装在 VSSOP (8)中，带有外部支脚。

我还发现了 TI 的另一款放大器，它似乎与我的设计“几乎”吻合：OPA2613。
数据表中的图(第9页左下角)显示了一个不断下降的隔离电阻器，用于增加电容负载的幅度大于20 pf。 然而，这一阴谋在1 nF 时停止。 电容为1 µF 至10 µF 时，请求的隔离电阻器可能明显低于1欧姆。

但是，该部件甚至更大：SOIC 外壳为4,9mm x 6,0 mm，PWB 上有必要的空间为5,1 mm x 7,1 mm，它需要相当多的静态电流：9,4 mA。
因此，这部分也不能使用。

此致，

Hans-Ludwig

大家好，Hans-Ludwig，

如果不是为了满足封装尺寸要求，我会推荐 LM8272，它具有独特的拓扑结构，能够处理驱动大型电容器的问题，并具有最小的外部反馈电路。 我知道你想要一个 WSON，但 VSSOP (4.9mm x 3mm )是否足够小的外壳？  

与包装较小的其它设备相比，它的优势可能是不需要所需的外部电路来驱动电容器。  

此致，

罗伯特·克利夫顿  

Viel Glück ö r, Hans-Ludwig