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[参考译文] BUF634A:我能否使用OPA207 + BUF634A重建Jim Williams#39;高电流放大器的设计(AN18F)?

Guru**** 1123190 points
Other Parts Discussed in Thread: BUF634A, OPA207, TINA-TI, OPA549, LM3886, OPA564, OPA1656, OPA1622, BUF634
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/1094528/buf634a-can-i-rebuild-jim-williams-design-an18f-of-high-current-booster-using-opa207-buf634a

部件号:BUF634A
线程中讨论的其他部件: OPA207DAC1.1001万BDAC9.1001万TINA-TIOPA549LM3886OPA564OPA1656OPA1622BUF634

大家好,我想使用TI的所有部件重新实施Jim Williams经典功率放大器设计。 AN18F.pdf,图2,

Jim Williams AN18F

LT1010工作时,150mA的电流流经33欧姆电阻器以打开Q1和Q2,从而将3A电流导入负载。 我们的应用是需要极低THD和快速带宽(400kHz,+-15V,>10V/us转换率,THD< 0.0001 %)的大型磁盘线圈。

我将LT1056替换为OPA207 (以获得更好的直流性能和具有 10V/us转换速率的400kHz的更高带宽),并将LT1010替换为BUF634A。 我使用TINA构建电路,OPA207和BUF634A来自TINA示例设计,MJE2955T和MJE3055T使用半导体网站上的PSpice模型。 这些BJT模型使用TINA编译并作为微导入。 原理图如下所示:

TINA AN18F

问题是输出为0。

我的问题是,

1,我是否可以使用TI的零件重建Jim Williams的设计?  

2,此电路是否能实现低THD失真< 0.0001 % 和高带宽(400kHz)? 如果是,如何修改此TINA电路以及如何分析THD度量? 此功率提升器是否没有交叉变形?

3,如果解决了1,我将构建一个PCB来测试此设计。 在为电路供电以及保护电路免受反电动势影响方面,是否有任何准则?

谢谢你。

Benyuan

e2e.ti.com/.../AN18.TSC

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    Benyuan,您好!

    您需要的负载电流是多少? 您需要的输出电压摆幅是多少? 放大器的输入信号是什么? 静态正弦波? 盘线圈的电感是多少? 盘线圈的绕组间电容是多少? 换言之,它的自共振频率是多少? 放大器和盘线圈之间是否使用了电缆?

    Kai

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    尊敬的Kai:感谢您的回复。

    我正在设计一个数字控制器,用于驱动Cambridge电流计6220H - 6240H。 电流计规格为:

    6240H

    通常,671XX或DC2000伺服用于驱动6240H,其规格为

    使用了TI.com的两个DAC (我们评估DAC9.1001万或DAC1.1001万,可能还有DAC1.1001万B),我们需要精确控制移动(位置)电流计,最好实现真正的20位分辨率。 使用两个来自模拟(AD7380)的双通道16位ADC。 此电流缓冲器的输入为+-2V,其驱动能力为+-15V,3A RMS至10A RMS。 我们还需要正确测量驱动电流,作为对PID控制器的反馈。

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     Benyuan,您好!

    1. 是的,您可以使用这些零件重建电路。 我需要查看您提供的TINA-TI电路,并在本周结束前纠正输出。

    2. 遗憾的是,您将无法通过仿真精确确定THD值。 放大器型号不包括THD性能,但您可以确定本线程 中所述的比较或表示:https://e2e.ti.com/support/audio-group/audio/f/audio-forum/108.0843万/opa1632-thd-support-in-the-spice-model。1632。 在仿真中评估瞬态/AC响应,然后构建THD 测量板可能会更容易。

    3. 这是一个很好的设计选择,可以包含在您的应用程序中。   将放大器的输出端的肖特基二极管连接到其导轨,并将 每个电源引脚连接到接地的瞬态电压抑制器(TVS)二极管。 这两条线程详细介绍了此保护方案:
      1. https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/98.7113万/lm7372-failure-of-part-in-circuit-when-unpowered</s>7372
      2. https://e2e.ti.com/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/104.0979万/opa564-question-about-back-emf-protection

      您是否能够提供结构图?  

    谢谢!
    Sima  

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    Block Diagram

    此结构图是否正常?

    谢谢,OPA564中的数字55太棒了! 我以前尝试过OPA549HiREL,但我认为其失真比LM3886更严重(是对吗?)。 此时,我们认为DC伺服+ MOSFET可能比LM3886或OPA549更好?

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    Benyuan,您好!

     是的,这很有帮助,谢谢! 我想知道高电流缓冲区是否指上述设计,是否需要支持列出的,看起来是正确的。  在推挽式阶段选择的晶体管(MJE2955)应符合要求。  

     没问题,我很高兴它很有帮助! 您可以使用图55中的任一设备,最重要的是设备滑轨和导轨输出处的二极管。 但是,这两种设备在频率和负载方面的失真规格看起来非常相似。  

      很抱歉,我没有机会研究您的TINA-TI设计/模拟。 接下来我将介绍一下。

    谢谢!
    Sima  

      

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    我检查了电路,忘记连接VCC和Vee,现在模拟看起来像这样:有一个大的交叉变形。 正确吗(AN18F,Jim的电路错误?)。 如何减轻这种交叉失真并优化THD?

    e2e.ti.com/.../0434.AN18.TSC 

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    Benyuan,您好!

      感谢更新! 复合回路应该有助于变形。 一眼就能看出,问题最可能是由于推拉输出级,特别是在晶体管对之间打开/关闭期间,"正"晶体管和"负"晶体管的交叉失真。 这可以通过共模电压在底座上进行调节,也可以通过二极管进行调节,以便在一个晶体管打开时另一个晶体管关闭时进行调节。  

    此致,

    Sima

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    我不熟悉这些调谐技术,我该如何改进? 我想构建一个具有精密Vout的大电流缓冲器,其性能类似于OPA1622或OPA1656芯片。

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    Benyuan,您好!

    电路使用电流释放法。 我不知道英语中的确切词语。 在德语中,我们说"Prinzip der Stromentlastung"。 R2和R5非常重要,因为它们的尺寸必须以这样的方式确定:OPAMP的闲置静态电流不会打开T5和T6,即使在加热所有相关组件时也不会打开。 LT1010消耗的电源电流约为5.2mA,乘以33R可提供约0.17V。 因此,有足够的安全余量,不会不加注意地打开T5和T6。 仅当负载电流大幅增加时,T5和T6会交替打开,使放大器看起来像B类放大器。 在T5和T6打开之前,BUF634必须提供所有负载电流!

    BUF634A仅消耗1.5mA的静态电流。 这意味着BUF634A似乎在"低电源电流"模式下运行。 要使R2和R5的电压降与电源电流大幅降低时相同,R2和R5必须增加到大约120R。 由于simu中的稳定性问题,我不得不将R2和R5增加到130R。

    这是您在模拟中观察到的交叉变形的一个原因。 另一个问题是TINA-TI中的晶体管型号较旧,可能不是最佳的。 如果晶体管型号的质量很重要,我总是会从制造商那里导入最新型号。 在下面的模拟中,我将T5和T6更改为TIP2955和TIP3055的TINA-TI型号:

    e2e.ti.com/.../benyuan_5F00_buf634.TSC

    即使进行了这些修改,也可以看到交叉变形。 我认为这与BUF634不是以“高电源电流”模式而是以“低电源电流”模式模拟运行有关。 BUF634的型号是否可以修改为允许"高电源电流"模式?

    要进一步减小交叉变形,您需要减小R8。

    Kai

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    您好,Kai,

    1,关于电阻器R2,R5,它感应流入BUF634或LT1010的电流。 我们是否可以将R*I设置为大约0.17V,或者如果R*I的较大余量大于或等于0.17V,则增加R2,R5? 如何获得R2,R5以及虚拟负载电阻器R8,R9的最佳值?

    2,在使用此原理时,这些电流缓冲器LT1010和BUF634A在低负载下驱动电机(Iout < 150mA),并在重负载下转动额外电流驱动能力(150mA < Iout < 8A)。 我们是否可以假定此移交过程(此150mA阈值)是平稳的?

    3,这一原理是否意味着任何运算放大器从电源线吸入电流可用于替代LT1010或BUF634A? 电流越大,越好?

    4,在您的电路中,我尝试使用(TIP2955,TIP3055),(D44H11,D45H11),(MJE2955T, MJE3055T)型号,之前的2个型号工作正常,最后一个型号失败(顺便提一下,我使用从onsemi网站下载的最新SPICE型号MJE2955T和MJE3055T。 但仿真结果不同)。 这与SPICE模型有关吗? 我是否可以相信在BUF634A中精确建模电源线电流的模拟? 我想将此电路应用到实际应用中,所以在我们制造此电路之前,我们是否可以肯定它工作正常?

    谢谢!

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    关于电阻器R8,我认为理想情况下,该电阻器上没有电流流动,所以BUF634A (VF1)和输出(Vout)的输出是相同的。 这样,R8的功能是什么?

    我监控流经R2 R5的电流。 在模拟中(使用D44H11,D45H11),电流似乎不平衡:

    AN18 Kai using D44H11, D45H11

    使用(TIP2955,TIP3055),这些电流是平衡的。

    Kai orig

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    Benyuan,您好!

    通过R8的电流如下所示:

    使用缩放:

    Kai

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    我能否完成拆除R8并使此电路类似这样的操作? 这也是Jim Williams的动力(移交)增强设计。

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    Benyuan,您好!

    很想了解LT1010在这条线路中的表现:

    hm,看起来"当前释放槽方法"在这里不提供最低的失真,不管使用哪种缓冲区。 我认为输出晶体管太重,无法通过"电流释放方法"充分驱动。 一种更好的方法是通过额外的缓冲级预偏置脂肪输出晶体管,或者用其他词在AB类模式下运行输出晶体管。 只有当输出晶体管部分打开时,交叉失真才能保持在较低水平,但当它们在真正的B类模式下运行时,不能保持这种水平,如上所示。

    e2e.ti.com/.../benyuan_5F00_lt1010.zip

    Kai

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    我认为最好的办法是把它扩大。 我将制作PCB并分享THD结果。 谢谢。

    Benyuan