[参考译文] OPA552：器件有时会中断

您好、Tarun、

您是否进行了相位稳定性分析？

Kai

尊敬的 Kai：

我使用 ltspice 和 bode 100制作了一些波特图、直到100kHz 都很好。这是你所要求的。 如果有信息、将在线查看一些信息、如果有、您提供的任何信息也会很棒。 此外、还有一个更新、序列中的第一个运算放大器已损坏。

这是级联系统实现相位稳定性的正确方法吗？ 这是第一个级联电路的相位响应。

您好、Tarun、

我最终会这样做：

e2e.ti.com/.../tarun_5F00_opa552_5F00_4.TSC

e2e.ti.com/.../tarun_5F00_opa552_5F00_1.TSC

Kai

您好、BR、

首先、感谢 Kai 对您的 OPA552应用电路进行了广泛的稳定性分析。

您提到 OPA552器件"坏了"。 这是否意味着"第一"运算放大器已在应用电路中损坏、不再起作用？ 除非电路中发生异常、否则不会出现这种情况。  

OPA552不是单位增益稳定的运算放大器。 它是一款补偿不足的运算放大器、针对5V/V 及更高的闭环增益进行了优化。 第一级具有2.5V/V 的闭环增益、第二级具有2V/V 的闭环增益、并增加了外部 MOSFET 输出缓冲器。 因此 、除非 OPA552运算放大器周围添加的组件恰好在稳定的条件下产生、否则这两个级都很可能不稳定。

如果运算放大 器进入高电平振荡条件、某些器件可能会发生的情况是输出级进入输出电流击穿条件。 当发生这种情况时、高电流从一个输出晶体管流向另一个晶体管。 出现这种异常情况 的原因是、在另一个晶体管停止通过其拉电流或灌电流之前、一个输出晶体管没有足够的时间返回到其低电流 AB 类状态。 如果流经晶体管的电流非常高、则可能会过热并损坏。 这是您的电路中可能发生的情况。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

谢谢 Kai

大家好、Thomas、是的、第一级的运算放大器不再起作用。有任何建议、要获得更好的稳定性、并将电容负载驱动至470nf、电压一直到36V。您正在接受这个电流吗？

您好、Tarun、

您提到这是第一个"破裂"的 OPA552运算放大器。 我描述的击穿电流可能会随第一个或第二个 OPA552而发生。 但是、由于第一个 OPA552受损、因此该器件的输出级可能传导过高的电流、从而导致其受损。  

如果 OPA552作为预期的线性放大器运行良好、并且未发生振荡、则 不会出现所述的可能损坏条件。  

此致、Thomas

精密放大器应用工程

您好、Tarun、

了解 TI 的新型 OPA593高电压、高电流运算放大器。 它  µs 40V/μ s 的高压摆率、并且单位增益稳定。 输出电流能力通常为250mA、可轻松与您的+40V/-2.5V 电源安排配合使用。 由于您的应用具有1nF 至470nF 的高电容驱动要求、因此几乎肯定需要补偿以确保稳定性。 这是几乎任何运算放大器的要求。

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa593.pdf

OPA593具有内置的用户可设置电流限制功能。 如果您尝试使用高 C 负载电流限制过快压摆、则会在超过设定限值时启动电流限制。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

大家好、Thomas、感谢您的建议。 看起来(opa593)在网上商店不可用。

复合放大器环路和补偿电阻器等技术进行补偿。

——我想在第一和第二阶段获得5的增益，从而获得25的增益。你认为这是一个好主意吗？

-您是否有任何其他建议可以补偿或产生高压摆率？

感谢你能抽出时间。

B.R、

Tarun

您好、Tarun、

我建议您对您的电路执行相位稳定性分析、每个 OPAMP 一个。

遗憾的是、我无法找到合适的 MOSFET Spice 模型。 因此、我将它们更改为 IRF530和 IRF9530、这两种器件均为 TINA-TI 所知。

Thomas 完全正确、OPA551比 OPA552更适合、即使我的相位稳定性分析显示了 OPA552的可接受相位裕度。

同时、我还对您的第一个 OPA552执行了相位稳定性分析、我可以说您的电路不稳定！

e2e.ti.com/.../tarun_5F00_opa552_5F00_3.TSC

相位裕度过低(< 45°)会导致不稳定和振荡。 众所周知、振荡是 OPAMP 损坏的原因、因为振荡会使芯片发热、直到热损坏。

因此、在试验真实电路之前、请先执行相位稳定性分析。 也可以在 LTSpice 中轻松进行相位稳定性分析。

另外两点：

1.这种恢复相位裕度的双反馈方法仅适用于相当有限的负载电容范围。 观看这一非常棒的 TI 稳定性培训视频系列：

https://training.ti.com/node/1138805

2.请记住，高压摆率和高容性负载是"自然敌人"。 因为进入容性负载的负载电流取决于施加电压的变化率、或者说转换率、根据

I = C x du/dt

压摆率异常高意味着负载电流异常高。

因此、作为一个真实电路、如果您不想最终获得无限负载电流尖峰、您需要以某种方式限制压摆率、 通过在电路输入端引入低通滤波器或采用压摆率受限的运算放大器来实现。

Kai

谢谢 Kai。我们会继续努力，看看我能不能弄清楚一些东西。

您好、Tarun、

关于您的问题：

——我想在第一和第二阶段获得5的增益，从而获得25的增益。你认为这是一个好主意吗？

OPA552应在5V/V 及 更高增益下保持稳定、例如25V/V、前提是输出负载 符合图19中提供的信息。 您计划驾驶的高电容肯定需要额外的补偿、Kai 已经很好地说明了这一点。

-您是否有任何其他建议可以补偿或产生高压摆率？

OPA552的压摆率由内部补偿电容器和可充电的最大电流速率在内部进行设置。 另一个真正的选择是更高的压摆率运算放大器。 遗憾的是、我没有其他人建议满足您的所有电路要求。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

您好、Tarun、

我°了其他 TINA-TI 仿真、可以说、对于1nF 和500nF 之间的所有容性负载、采用 OPA552的电路具有大约59 μ V 的稳定相位裕度。 压摆率约为 µs μ s。

°OPA551的 µs 显示相位裕度约为78 μ V、压摆率约为10V/μ s。

Kai

尊敬的 Kai：

如果您可以共享您正在讨论的电路或 TINA 仿真文件、那会很棒？

谢谢。

B.R、

Tarun

您好、Tarun、

这正是上面显示的具有 MOSFET 的电路。

打开

OPA551 TINA-TI 参考设计(修订版 B)

复制 OPA551的模型并将其粘贴到我的电路中。

Kai

尊敬的 Kai：

感谢观看稳定性分析视频、现在我更好地理解了您所讨论的内容。 我在这里开始使用小信号进行一些瞬态分析。

当我使用方波作为输入时、我得到了如图 TI5所示的预期结果、但当 VIN 为0时已经有电压时、我使用图 TI6所示的单位阶跃作为输入、无法确定原因？

它仅发生在小信号或大信号上、如图 TI7所示。

您好、Tarun、

您是指运算放大器的输入失调电压吗？ OPAMP 的输入失调电压将导致输出信号的较小直流偏移。 这是完全正常的。

您能否发布 TINA-TI 仿真文件？ 使用输入文本窗口底部的"插入"按钮。

Kai

尊敬的 Kai：

好的。 请在附件中找到它。 此外、我还尝试进行一些环路增益和1/beta 以找到相位裕度、尽管这些图看起来非常漂亮、是 abnormal.e2e.ti.com/.../tarun_5F00_opa552_5F00_mosfetUpdate.TSCe2e.ti.com/.../tarun_5F00_opa552_5F00_mosfetUpdate_5F00_bode.TSC。  

尊敬的 Kai：  

这也是找到相补角的正确方法吗？ 如果是、除了使用隔离电阻器更好地补偿电路外、还有其他方法吗？

我还要感谢您抽出宝贵的时间、因为现在我更好地了解了相位响应。

 e2e.ti.com/.../tarun_5F00_opa552_5F00_AnalysisBodefinal.TSC

您好、Tarun、

我无法让您的 MOSFET 正常工作。 我认为在非常古老的 Spice 模型中有一个错误(1996！) 或这些 MOSFET 不适合您的电路。 尝试使用合适的 Spice 模型查找其他新型 MOSFET。

Kai

您好 Kai、

í 尝试发送这些模型、但无法发送。 我在这里附加了链接

https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/n-channel/irfz48n/#!?fileId=5546d462533600a40153572d21533c6f

https://www.infineon.com/cms/en/product/power/mosfet/p-channel/irf5305/#!?fileId=5546d462533600a4015356fb1fcd36ce

这些在 Tina 的仿真中也对我有效。 附加的仿真显示相补角为78、但带宽较小。 您认为它是稳定的吗？ 还是我做了些错误的事情。

e2e.ti.com/.../5355.tarun_5F00_opa552_5F00_AnalysisBodefinal.TSC

此致、

Tarun Kumar

您好、Tarun、

即使输入电压非常小、也会使 OPA552的输出达到饱和状态：

e2e.ti.com/.../tarun_5F00_opa552_5F00_5.TSC

Kai

是的、我观察到了同样的东西。但是对于 Ltspice、它显示出了如预期的样子。不知道为什么是这样。

Kai、您好、他用了一些图 G ltspice、500N 的压摆率约为19V/us、而 PM 约为68deg。对此有任何评论吗？

您好、Tarun、

我不认为一切都好。 测量 OPA552输入之间的电压。 它应该为零。 否则、OPA552会超出稳压范围。

并且您修改的电路不稳定：

e2e.ti.com/.../tarun_5F00_opa552_5F00_6.TSC

相位稳定性中的噪声是一个错误。 您必须查看 OPAMP 的输出而不是电路的输出。

同样、MOSFET 也有问题。 选择更好的 MOSFET 并重试。

Kai  

您好、Raymond、

感谢您的建议。 我还将尝试一些更快的 MOSFET。请发送您的仿真、因为我无法在仿真中检索相同的仿真。  

B.R、

Tarun

Kai 和 Raymond、大家好、我已经更新了电路。 这个错误似乎是 PMOS 源应该连接到仿真中的 NMOS 源、所以我们得到了奇怪结果的原因。尽管在 PCB 中、它是正确的。 你们能不能确认稳定性是否好。  

还有一个问题，我在 PCB 上进行了完全相同的设置，其中增益=5，V+=43和 V-=5，输入为9V 时，运算放大器损坏。 这是因为电源不够吗？ 从7V 至8V、因为 VIN 在周围的34.3处饱和

e2e.ti.com/.../PwrBuffer_5F00_Slewrate.TSCe2e.ti.com/.../pwrBuffer_5F00_usingkaiAnalysis.TSC

您好、Tarun、

这是我的错。 在我的所有仿真文件中、PMOS 与交换的漏极和源极连接连接错误连接。 发生这种情况的原因是、我之前保存了错误的文件、后来使用了该文件、而没有注意到工程图错误。

奇怪的是、我没有注意到这个错误、因为在相位稳定性分析中、NMOS 一直被打开。

后来、Raymond 注意到了我的错误并通知了我。 感谢 Raymond！

我的错误的拓扑，太伦！

您能否指定"运算放大器破裂"的确切含义？

当 OPAMP 不稳定时、它可能会开始振荡并过热。 这可能导致总损坏。 发生了这种情况吗？

此外、您确切希望将什么信号施加到输出电容器上？

如果一直下降到0V、您可能需要将负电源电压从-5V 增加到-10V 左右。

我将查看您的文件并运行您的仿真。

Kai

您好 Kai、

我检查了它是否被如此加热、但运算放大器和晶体管都没有加热。因此、运算放大器已损坏、这意味着运算放大器没有响应任何输入信号、但没有任何东西可以寻找裸眼。

我在输出端没有看到任何振荡、还附上了示波器图像、以及 VIN 的外观。 (此处输入电压(黄色信号)=约3.8V，输出电压(绿色信号)= 18.6伏(约为 V)。

我以为我检索了8V 输入的示波器图像、但保存不正确、它看起来也像 附加的图像、具有相同的斜率且没有振荡。

我的输入电压一直精确到0v (如果这是您的要求)、您是对的

如有任何其他问题、请告诉我。

谢谢。

B.R、

Tarun

您好、Tarun、

使用15pF 时、电路将不稳定：

e2e.ti.com/.../tarun_5F00_opa552_5F00_10.TSC

使用2pF 时、电路看起来更好：

这是另一种可能更好的稳定电路的方法、我想这是 Raymond 最初的建议：

Kai

您好、Tarun、

有时、在 OPAMP 输出端的陡峭边沿期间放电到 OPAMP 输出端的漏极栅极电容会损坏 OPAMP 的输出级。 这就是我想将栅极电阻器增加到100R 的原因。

我不知道到底是什么使您的运算放大器被杀。 但是、让一个稳定的电路运行而不进入输入或输出饱和状态始终是一个好主意。 这就是相位稳定性分析如此重要的原因。

顺便说一下、很难相信具有热关断功能的 OPA552因过热而受损。

制动了多少个 OPAMP？ 可能还有另一个损坏原因？

Kai

尊敬的 Kai：

使用100欧姆时、它看起来不稳定。

2个运算放大器已经制动了。同样在相同的 VIN 上，看起来也会再次发生(我也不知道)。 虽然我的运算放大器以前具有 VS-=-5V、但会将其增大到10并查看这是不是原因。

您好、Raymond、

请在这里帮助我们。

我检查了它是否被如此加热、但运算放大器和晶体管都没有加热。因此、运算放大器已损坏、这意味着运算放大器没有响应任何输入信号、但没有任何东西可以寻找裸眼。

我在输出端没有看到任何振荡、还附上了示波器图像、以及 VIN 的外观。 (此处输入电压(黄色信号)=约3.8V， 输出电压(绿色信号)= 18.6伏(约为 V)。

我以为我检索了8V 输入的示波器图像、但保存不正确、它看起来也像 附加的图像、具有相同的斜率且没有振荡。

我的输入电压一直精确到0v (如果这是您的要求)、您是对的

如有任何其他问题、请告诉我。

谢谢。

B.R、

Tarun

您好 Kai、

请查找最新 的相位和瞬态响应电路。 看起来不错。但我唯一的问题是 VOPOUT 处的输出电压有一些偏差、这是正常的、还是被视为较小 VIN 的偏差较大。  

e2e.ti.com/.../PwrBuffer_5F00_Slewrate100r.TSCe2e.ti.com/.../pwrBuffer_5F00_100r_5F00_usingkaiAnalysis.TSC   

尊敬的 Kai：

非常感谢。 我将在实际的硬件中尝试这些、看看情况如何。

我希望运算放大器不会中断。  

祝你度过愉快的周末。

此致、

Tarun  

祝你好运

Kai