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[参考译文] TLV171:TLV171电子负载项目的电源注意事项

Guru**** 1081280 points
Other Parts Discussed in Thread: TLV171, OPA172, OPA192
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/730472/tlv171-tlv171-supply-considerations-for-a-electronic-load-project

器件型号:TLV171
主题中讨论的其他器件: OPA172OPA192

对于我的实验室、我是一名致力于构建电子负载的员工、使用 TVL171运算放大器。 我发现数据表有点令人困惑。 DS 在引言文本中明确指出、它是单电源器件。 但是、对于双电源应用、还有更多信息说明电压。。。

那么、TVL171是否可用于双电源应用?

如果不是,需要在电路中更改什么。 当然、电源是单电源... 并且、将所有负电压合并到接地端、我假设?

我错误地读取了信息、原来是一个双电源电路。 原理图。

感谢你的帮助。

e2e.ti.com/.../Ts-Dual-TLV171_5F00_IRFP250-FGI-E_5F00_Load-_2800_1_2900_.pdf

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    您好、Tom、

    该电路看上去与您的双极电源电压一致。

    不过、在使用 TLV171时、不需要从 TLV171的+输入到 GND 的常用输入偏置消除电阻器、因为输入偏置电流非常低。

    您是否对 MOSFET 驱动器级进行了相位稳定性分析?

    Kai
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    您好、Tom、

    TLV171可使用单电源或双电源。 当数据表提到器件为单电源时、通常意味着器件具有扩展至 V-(使用单电源时接地)的共模电压、但这并不意味着器件不能使用双电源。 有关 输入和输出限制的 TI 高精度实验室视频、我建议您观看这些视频以了解详情。

    正如 Kai 提到的、我建议对 MOSFET 驱动器级进行稳定性分析。 根据 MOSFET 的电容、电路很可能不稳定。 为了帮助对电路进行稳定性分析 、我们还观看了一些有关稳定性的 TI 高精度实验室视频。 我还同意 Kai 的观点、即无需 IB 消电阻器。

    谢谢、

    Tim Claycomb

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    感谢起亚提供了很好的信息。

    那么、+input 可以直接接地? 这让我有点紧张、因为这不是典型的、IMHO ... 但是、节省的组件是一分钱...

    至于稳定性分析... 作为一个节点、我想使用一个已知的电路。 这个问题源自 Jay Diddy B、在 EEVBlog 论坛上...  对于运算放大器和 MOSFET 选择、IIUC 应该是通用的。 我想要更重的 MOSFET、其他海报也建议了更好的运算放大器... 我将完成 PCB 布局。 我将能够轻松地剪切和粘贴驱动程序、并从 OSH Park 订购一个小型电路板以进行测试。 5美元、这比多个级别的面包板更胜一步...

    我只有一个 Tektronix 2215/60MHz 示波器来查看稳定性... 我在其他设计中听说过高达200MHz 的严重振荡问题、因此我可能无法看到问题。 但是、我一定会让它看一下。 我还不知道如何对设计进行仿真。

    为了进行全面披露、我在这里发布了数据表问题、因为我收到了一条评论、认为在我的双电源设计中 TVL171不起作用。 我重新阅读了数据表、并发现它将起作用的一线希望。 我在设计上做了很多工作、我需要一个明确的答案。 我知道、对于 TI 产品、可以在这里找到正确的答案。

    感谢你的帮助。

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    谢谢、Tim。

    我知道如何为运算放大器供电、但这让我感觉很不好。 感谢您的复习。

    我将介绍视频... MOSFET 电路设计是否看起来可疑、还是一般性评论?

    感谢你的帮助。
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    您好、Tom、

    我已经完成了简化的相位稳定性分析、可以确认、当在输出端省略缓冲器时、负载线路中的电感会使电路振荡。

    如果没有电感负载、电路就会稳定:

    但是、当电感负载为3.3µH Ω 时、电路将变得不稳定:

    从相位响应图中可以看出、振荡将在大约200kHz 的频率下发生。

    输出端的缓冲器可消除不稳定:

    简化的相位稳定性分析注意事项:必须将4V 栅极源极电压设置为在仿真中打开 IRFP250。 在上面1kHz 方波信号的瞬态响应分析中找到了正确的值。

    最后、添加了二极管的电路的图:

    因此、您的电路应该可以正常工作!

    e2e.ti.com/.../Tom.TSC

    e2e.ti.com/.../tom1.TSC

    Kai

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    哇,起亚,多么亲切的努力。 谢谢! 我将研究您的笔记并添加缓冲器。

    是的、我认为我说的是200MHz、但200kHz 看起来更像我所记得的。 我应该能够看到...

    再次感谢!!!

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    您好、Tom、

    我不建议使用 Kai 的方法来仿真放大器的稳定性。 虽然 Kai 的方法是一种简化的方法、但 TI 高精度实验室视频中提供的方法仅需要一个电感器和电容器来模拟相同的东西。 我不喜欢 Kai 方法的原因是放大器的输出阻抗并非始终是阻性的(如 Kai 方法中所示)。 例如、TLV171输出阻抗是电容式电感和电阻式(请参阅 TLV171数据表中的图13)、这会对放大器的稳定性产生负面影响。 如果您驱动的容性负载与开环输出阻抗的电感区域相互作用、运算放大器可能会不稳定。

    因此、我强烈建议使用 TI 高精度实验室视频中显示的方法、以便在仿真中包含正确的开环输出阻抗。

    谢谢、

    Tim Claycomb

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    Tim、

    考虑到 TLV171复数开环输出阻抗的瞬态分析还表明电路是稳定的。 我再次使用添加的 TLV171输出信号来展示它:

    输出电压 Vo 没有任何过冲和振铃。 因此、由于 TLV171反馈环路内 IRFP250的栅极源电容而导致的相位裕度减小、可以通过相位超前电容 C1充分固化。

    Tom、为了了解 C1的重要性、我在下面的瞬态分析中省略了 C1:

    我已将该区域放大了500µs μ s、以更好地显示过冲和振铃。 如果没有 C1、相位裕度会受到严重侵蚀!

    Tom、进行此瞬态分析以检查电路的稳定性。 只需添加您要驱动的实际负载、修改输入信号并运行瞬态分析即可。 如果在输出 Vo 上未出现过冲和振铃、则电路将保持稳定。

    e2e.ti.com/.../Tom3.TSC

    Kai

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    谢谢、Tim 和 Kia。 你们俩当然已经超越了这一要求。

    如果您有兴趣、这是线程链接。
    www.eevblog.com/.../

    Tim、我认为我可能会获得一张免费送货优惠券、用于将该主题标记为已解决。 如果是、您建议使用哪种 TI 运算放大器/MOSFET 组合? 有没有完整的原理图、在某个地方?

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    您好、Tom、

    我建议使用一些高电压运算放大器、即 OPA172和 OPA192。

    我不是为您的设计选择 MOSFET 的专家、但您可以发布另一个 E2E 问题、以了解有人需要推荐什么、也可以 通过访问此处查看我们的所有 MOSFET。 您可以使用页面左侧的筛选器轻松消除选项数量。

    关于完整的原理图、您之前在其中一篇文章中是否引用了原理图? 或者、您是否只是在寻找任何文档来帮助您的设计?

    谢谢、

    Tim Claycomb

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    您好、Tim、

    "或者、您是否只是在寻找任何文档来帮助您的设计?"

    当我开始时、在建立电子负载的过程中、我四处寻找了一种声誉良好的 DIY 设计。 似乎没有任何一个,人们真的很担心这一点。 这会将我置于设计模式。

    设计工作一直是了解电路的最佳方式。 我仅在这一个项目上就学到了很多东西。 但是,它确实使我喜欢的建筑阶段停止。 而且、有一些不确定因素、新设计将会起作用。

    一些制造商在组件数据表中发布了典型的使用设计、有时他们还提供非常独特、完整的项目。 那么、我问 TI 是否有任何电子负载原理图。

    感谢您的支持!
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    您好、Tom、

    此电路中的主要问题是 MOSFET 的栅极源极电容。 该电容越高、使 OPAMP 稳定就越困难。 栅极源电容会增加反馈环路中的相位滞后并降低相位裕度。 需要一个相位超前电容来恢复相位裕度、如果不是完全如此、则至少要达到一个允许运算放大器稳定运行的值。 遗憾的是、该相位超前电容会减慢 OPAMP 的输出、并且不允许 MOSFET 超快导通。

    所有这些信息都可以从仿真中获得。 更改组件值并查看发生的情况。 从这种模拟中可以学到很多东西,即使它们可能不能说出全部真相。 :-)

    这种电路还有另一个问题。 大型 MOSFET 不仅显示了较大的栅极源极电容、还显示了相当大的漏极栅极电容、该电容可将负载瞬变直接注入到 OPAMP 的输出端(ESD、电感反冲等)。 因此、100R 栅极电阻具有两个功能:第一、它可防止 MOSFET 自身振荡;第二、它可在瞬态进入 MOSFET 漏极端子时限制进入 OPAMP 输出的电流。

    因此、最好选择具有高 ESD 额定值的 OPAMP。 此外、如果您计划使用您的电路驱动电感负载、我会添加一些保护电路来防止电感反冲。 此外、也可以直接在运算放大器保护二极管的输出端添加到电源轨。 在每个电源轨到信号接地之间可以添加 TVS。

    但不会大幅增加栅极电阻。 这将增加反馈环路中的相位滞后、并进一步降低电路的速度。 出于同样的原因、选择只消耗极小电源电流的 OPAMP 并不明智、因此显示了高开环输出阻抗。 因此、TLV171对您的电路来说不是一个糟糕的选择。

    Kai
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    您好、Tom、

    我不知道任何特定于电子负载设计的文档、但我们确实有一些设计会讨论电压-电流转换器、这基本上是您看来在构建的。 请查看这些有关 V 至 I 转换器的文档。

    高侧电压至电流(V-I)转换器

    低侧电压至电流(V-I)转换器

    然后、您必须验证放大器是否稳定。 我建议观看"使用隔离电阻器的容性负载驱动"并观看我们 有关 运算放大器稳定性的 TI 高精度实验室视频。

    谢谢、

    Tim Claycomb

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    起亚,这是一个很好的解释。 我复制了它、以便进一步研究它。 你一定获得了你的大师级的地位。 ;-)

    Tim、谢谢您提供的链接。