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[参考译文] LM2904B-Q1:交流电压采样运算放大器 LM2904BQDGKRQ1输出下拉电阻值咨询

Guru**** 663810 points
Other Parts Discussed in Thread: LM2904B, LM2904, LM2904LV-Q1
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/1268949/lm2904b-q1-ac-voltage-sampling-op-amp-lm2904bqdgkrq1-output-pull-down-resistance-value-consultation

器件型号:LM2904B-Q1
主题中讨论的其他器件:LM2904LM2904LV-Q1、LM2904B

,团队

最近的项目在 OBC 正向运行时存在以下问题:在轻负载条件下、例如、当输入电压为220VAC 且输出为384V1A 时、报告的交流电压为215V。

交流电压采样运算放大器的输出下拉电阻为5.1k。 原理图如下所示:

研究发现问题的原因如下:在轻负载条件下、PFC 电感继续反向流动、电流路径如下所示。 此时、电感电流会为慢管下管的输出电容充电、而 B 点的电压在开关周期(65kHz)内会急剧上升。 L-PGND 电压= L-N 电压+B-PGND 电压、因此 L-PGND 电压也会急剧上升。 从波形的角度来看、L-PGND 波形显然在一个电源频率周期内发生尖峰、此过程将对电容器 C1充电、因此 P_1.65V 也会尖峰(尖峰频率为65kHz)。 P_1.65V 尖峰也会导致运算放大器的输出 VAC_AD 频率也为65k、这会使交流电压采样不准确。

模式图:在轻负载下、PFC 电感器电流在正半周期电流过程中反向

测试后发现、减小交流电压采样运算放大器的下拉电阻可以改善轻负载条件下的交流电压报告。 从波形的角度来看、下拉电阻越小、对 P_1.65V burr 没有影响、但会使运算放大器输出 vac_ad Burr 更小、因此报告的交流电压值在轻负载时更准确。

图1:输入220VAC、输出384V1A、下拉电阻200Ω、报告交流电压220VCH1 :运算放大器输出 VAC AD、CH2:P 1.65V

图2:输入220VAC、输出384V1A、下拉电阻500Ω、报告交流电压220VCH1 :运算放大器输出 VAC AD、CH2:P 1.65V

图3:输入220VAC、输出384V1A、下拉电阻1K、报告的交流电压220VCH1 :运算放大器输出 VAC AD、CH2:P 1.65V

图4:输入220VAC、输出384V1A、下拉电阻5.1kΩ、报告交流电压215VCH3 :运算放大器输出 VAC AD

为了解决轻负载条件下交流电压采样不准确的问题、可以使用降低交流电压采样运算放大器的输出下拉电阻来解决。 根据项目团队的实际电路(上面的模式图)、下拉电阻只要大于100Ω 就可以满足运算放大器的输出容量。 为了做更准确的评估、项目团队有以下五个问题需要咨询 TI 原厂:

1、交流电压采样运算放大器 LM2904BQDGKRQ1下拉电阻值选择、除了考虑运算放大器的输出容量外、还应考虑哪些因素?

2、运算放大器 LM2904BQDGKRQ1输出下拉电阻建议范围是多少?

3、运算放大器 LM2904BQDGKRQ1输出下拉电阻值如果选择1kΩ、会有什么不利影响?

4、运算放大器 LM2904BQDGKRQ1输出下拉电阻值过大或过小如何影响放大器的运行性能?

5、减小运算放大器 LM2904BQDGKRQ1的输出下拉电阻、可以减小运算放大器 Burr 的输出尺寸、这是基于什么原理? 如果是由于分压原理、基极幅度的理论输出也会减少、但从上面的波形中我们可以看到、运算放大器的基极幅度实际上并没有改变。

此致、

白志霞

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     白志霞您好!

    1) 1)输入开关噪声通过0.01uF 反馈电容器轻松连接到输出引脚。 LM2904具有交叉延迟(时间和电压)、请参阅应用手册: [APP]具有 LM324/LM358内核的器件设计指南 第4.5节。  

    2) 2)下拉电阻就是另一个负载。 数据表包含5mA 驱动器的规格。 我不建议改用10mA。 实际上选择了一个电阻。

    3)它会浪费功率并略微升高运算放大器的温度。  

    4)我将再次调出交叉延迟。 请参阅1

    5) 5)如果 LM2904输出始终使用内部 NPN 达林顿驱动器、或输出 始终使用内部 PNP 跟随器驱动器、则输出 对 经过0.01uF 电容器的瞬态具有低阻抗。 如果并非始终是同一个驱动器、则 输出 在短时间内具有高得多的阻抗。  

    由于电源电压为5V、因此我建议改用 LM2904LV-Q1。 它没有交叉延迟。 因此、我希望它在此应用中表现更好。

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    尊敬的 Ron:

    这种情况似乎不是由交叉延迟引起的。 由于这里的输出噪声与输入噪声一致、它不是器件产生的噪声。 降低负载电阻只会降低输入噪声的输出增益。

    那么、负载电阻器的大小如何影响输出噪声的增益呢? 是因为反馈电容器用作噪声抑制器吗? 如果是、反馈电容和负载电阻之间的关系是什么?

    谢谢!

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    国海市

    如果噪声是运算放大器产生的、则更换运算放大器即可解决问题。  交叉延迟可能会使输出看起来是高阻抗、因此 IN 可以通过 C1400和 R1400传输到 OUT。

    负载电阻会增加内部 NPN 达林顿晶体管提供的输出电流。 因此、流经  C1400和 R1400的电流必须更大、才能使输出 处于高阻抗 状态(其中 NPN 达林顿 晶体管 关断、PNP 跟随器 晶体管 也关断)

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    您好,Ron,

    也许我的表达是错的。 这里的噪声存在于输入中、不是由 LM2904B 产生的。

    如果输入噪声通过 R1400和 C1400到达输出端、则在交叉延迟时、输出看起来为高阻抗。 然后、当 LM2904未处于交叉延迟状态时、输出噪声应消失或降低。 但从波形来看、输出噪声和输入噪声总是同时存在。 也许 LM2904B 始终处于交叉延迟状态?

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    Guihai,

    我向您的图像中添加了一些框和线条、使其更易于查看。

    绿色框标记没有交叉延迟发生的时间。 红色框表示发生的时间(顶部框);以及发生的时间(底部红色框)

    我还添加了黄线、这是运算放大器内部为消除噪声信号所做的事情。 它通过改变噪声信号的方向来做正确的事情、然而输出相对于噪声的较高 Z 没有得到衰减。 黄色线时间结束。 此时输出过低 、因此运算放大器再次将转换回正常线路。

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    您好,Ron,

    当输入中没有噪声时、您标记的绿线是否恰好出现? 在下图中、CH1是输入上的噪声、CH2是输出。 他们的行为是一致的。

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    国海市

    您说得非常好。 处于高阻态并非总是一个问题。 如果没有噪声、就没有波形提示它正在发生。 在数百万个应用中会发生交叉、并且不存在输出波形问题。 "50uA (或120uA)"灌电流驱动器始终处于开启状态、因此低噪声低频应用可以正常工作。

    即使没有交叉效应、噪声也会有一定的问题。 噪声的能量大于10MHz。 LM2904带宽接近于1MHz。 在最好的情况下、没有足够的带宽来正确地衰减该值。

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    您好 Ron

    请允许我对以下条件做出一些假设: 
    1. LM2904B 输入有65KHz 噪声干扰; 2. LM2904B 不交叉; 3.运放会对输入65KHz 的噪声进行放大然后输出 这是应该发生的事情、对吧? 4.此时、是否可以通过调整负载电阻器来降低输出噪声幅度?

    此外、这是 RL = 5.1K 且 RL = 1K 的仿真
     
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    国海市

    1) 1)重复率可能是65 kHz、但谐波要高得多。   

    我想再次升级 LM2904LV-Q1。 为什么不使用它?

    IN 到 IN 电容器没有帮助、可能是问题的一部分。 预滤波器需要再往左、我放置它的位置。  

    可以降低下拉电阻。 考虑增加 R1402、R1400、R1406、R1408以降低噪声电流。 拉取 C1400和 C1406实际上可能会有所帮助。 好的、替换为小于100pF   

    噪声的10MHz 分量大于 C1400,该频率为1.6欧姆时,它几乎是短路的。  

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    国海市

    这看起来不像交叉、因为我在结束时看不到内部校正。

    这可能很简单、比如 C1400将输入和输出短路、