Новый прорыв в области операционных усилителей от компании Hangjing: успешно разработан операционный усилитель с чрезвычайно высоким напряжением питания и сверхвысокой скоростью нарастания выходного сигнала.

В современных электронных устройствах операционный усилитель является неотъемлемым компонентом. Особенно при проектировании схем на отечественных операционных усилителях выбор подходящих компонентов и оптимизация структуры схемы становятся ключевыми задачами для многих инженеров. Сегодня мы подробно рассмотрим основные принципы и методы проектирования схем с отечественными операционными усилителями, чтобы помочь вам повысить уровень проектирования таких схем. 1. Понимание базовых характеристик операционного усилителя Прежде всего, при разработке схем на отечественных операционных усилителях крайне важно хорошо знать их характеристики. Основными параметрами операционного усилителя являются коэффициент усиления, входное и выходное сопротивление. Коэффициент усиления определяет способность усиливать сигнал, входное сопротивление влияет на взаимодействие с источником сигнала, а выходное сопротивление — на качество передачи сигнала. Только после глубокого понимания этих базовых характеристик можно эффективно приступать к проектированию схем. 2. Выбор подходящего отечественного операционного усилителя На рынке сегодня представлено множество отечественных операционных усилителей, однако далеко не каждый из них подходит для вашего проекта. При выборе необходимо учитывать несколько ключевых факторов: полосу пропускания, энергопотребление, диапазон рабочих температур и стоимость. Например, если ваш проект предполагает обработку высокочастотных сигналов, то первостепенным критерием станет полоса пропускания. Напротив, для проектов с требованиями к низкому энергопотреблению следует отдавать предпочтение усилителям с минимальным потреблением энергии.

Новый прорыв в области операционных усилителей от компании Hangjing: разработан операционный усилитель с чрезвычайно высоким напряжением питания и сверхвысокой скоростью нарастания выходного сигнала.

I. Контекст разработки

Операционный усилитель является ключевым базовым компонентом аналоговой схемы и по праву считается «сердцем» аналогового мира.   « Сердце ” С и   « Нервные окончания ” , выполняет ключевую функцию по восприятию, усилению, преобразованию и формированию сигнала. Без операционного усилителя сигналы датчиков трудно распознать, АДК Невозможно обеспечить высокоточную выборку, а замкнуть контур управления крайне сложно. Будучи самым широко применяемым и наиболее массовым базовым элементом аналоговых интегральных схем, операционный усилитель определяет на уровне технологий точность, скорость и стабильность сигнального тракта.

Операционные усилители представлены в широком ассортименте; по технологии изготовления их можно разделить на биполярные, КМОП 、 БиКМОП ; По характеристикам они охватывают такие типы, как универсальные, прецизионные, высокоскоростные, с низким энергопотреблением, с низким уровнем шума, а также высоковольтные. В настоящее время на отечественном рынке уже имеются потребительские операционные усилители низкого напряжения и низкого энергопотребления… Основной Реализация Полный Отечественная замена, однако в таких высокотехнологичных сегментах, как высокое напряжение питания и высокая скорость нарастания фронта сигнала, долгосрочно остаётся… МСК 、 АПЕКС Пока международные гиганты сохраняют монополию, такие операционные усилители широко применяются в системах привода электродвигателей и в автомобильной отрасли. БМС В ключевых секторах оборудования, таких как фотоэлектрические инверторы и специализированные источники питания, потребность в независимом и контролируемом развитии чрезвычайно остра.

Компания «Шэньси Ханьцзин микроэлектроника», более двадцати лет усердно работающая в сфере высоковольтных, высокотемпературных и высоконадёжных аналоговых микросхем, стала тем, кто разрушил монополию. Ядро Сила. Собственный 2001 С момента основания, Ханьцзинь Микроэлектроника Сосредоточившись на сигнальных цепях аналоговых схем, компания накопила богатый инженерный опыт в таких областях, как радиационная стойкость операционных усилителей и работа в широком температурном диапазоне, и поэтапно разработала HJPA83 (Низкошумящий усилитель мощности высокого напряжения), HJGPA61 (операционный усилитель высокого напряжения и большой мощности), HJGPA85 (Высоковольтные и высокоскоростные операционные усилители) — это лишь некоторые из ведущих продуктов компании; её технологический потенциал занимает лидирующие позиции в стране, а по отдельным показателям он сопоставим с уровнем ведущих мировых производителей или даже превосходит его.

В этот раз, Ханьцзинь Микроэлектроника Вновь достигнув прорыва, компания представила полностью отечественный операционный усилитель со сверхвысоким напряжением питания и чрезвычайно высокой скоростью нарастания выходного сигнала. HJPA194， Его напряжение питания достигает ±350 Вольт , скорость нарастания и спада достигает 1600 В/мкс , может полностью заменить зарубежные АПЕКС Компания PA194 Этот прорыв обеспечил технологически независимые отечественные решения для таких высокотехнологичных сфер, как приводы на основе пьезоэлектрической керамики, станки для сканирующих зондов на полупроводниковой основе, системы электростатического отклонения и источники высоковольтных импульсов наносекундного диапазона, продемонстрировав потенциал китайских аналоговых микросхем в… « Незаселённая зона ” Крепкая, проверенная временем сила, способная добиваться прорыва.

 

Таблица 1 ПА194 С и HJPA194 Таблица сравнения электрических параметров

Температура тестовой среды Т _А =25℃

Как видно из сравнения электрических параметров, ХДЖПА194 С импортом ПА194 Ключевые показатели в целом демонстрируют высокую совместимость: такие основные параметры, как напряжение смещения входа, непрерывный выходной ток и статический ток в режиме ожидания, полностью совпадают; при этом наблюдаются незначительные отклонения в произведении коэффициента усиления на полосу пропускания, скорости нарастания, рабочем напряжении питания и статическом токе в рабочем режиме. В условиях обычных эксплуатационных условий и при применении стандартных электрических параметров… ХДЖПА194 Можно реализовать для ПА194 Вместимая замена на месте.

 

II. Электрическая принципиальная схема

Изображение 1  ХЖПА194 Принципиальная схема электрической цепи

 

3. Конструктивное исполнение и функции выводов

1. Конструкция корпуса

Используется мощный корпус SIP8 Корпус, габаритные размеры И изображение самого изделия приведено ниже. 。

Изображение 2  Корпус мощности SIP8 Размеры корпуса

 

 

2. Расположение выводов и их функции

Изображение 3 HJPA194 Схема функций выводов

Таблица 1 Таблица функций выводов

 

IV. Абсолютно допустимые предельные значения

Напряжение питания -V _S ~+V _S                ±350 Вольт          Постоянный выходной ток 100 мА

Разностное входное напряжение                  ±20 В Рассеиваемая мощность 30 Вт

Рабочий температурный диапазон -55℃ ~ +125℃         Стойкость выводов к температуре пайки ( 10s ) +300℃

Диапазон температур хранения -65℃ ~ +150℃

 

5. Электрические характеристики

Если не указано иное, ±V _S =±90В ， Т _А =+25℃ 。

Примечание: с * Параметры являются лишь гарантией проекта.

 

VI. Типичные применения

 

Изображение 4 HJPA194 Типовая схема применения

 

На рисунке выше — операционный усилитель. HJPA194 Схема упрощённого применения образует простую схему инвертирующего усилителя.

1. Функция защиты от перегрузки по току

HJPA194 Внутренняя интегрированная схема защиты от перегрузки по току, реализованная с помощью простого внешнего подключения ограничительного резистора. R1 Таким образом, можно задать максимальный выходной ток устройства; конкретные расчёты осуществляются в соответствии со следующей формулой:

Среди них резистор R1 Единица измерения — Омега , электрический ток Я _ЛИМ Единица измерения — А 。

2. Регулировка компенсационного конденсатора

HJPA194 Это сверхвысоковольтный усилитель с высокой скоростью работы, обладающий высоким коэффициентом усиления, чрезвычайно высокой скоростью нарастания напряжения и широкой полосой пропускания. Чтобы избежать искажений сигнала в процессе эксплуатации, вызванных самовозбуждением или внешними помехами, устройство поддерживает подключение внешнего компенсационного конденсатора. C1 Компенсация его частотных характеристик позволяет улучшить качество сигнала и снизить отношение сигнал/шум.

Выбор компенсационного конденсатора должен соответствовать ключевому принципу: чем выше заданное значение коэффициента усиления, тем меньшей должна быть ёмкость выбранного компенсационного конденсатора. Если условия применения предъявляют более жёсткие требования к коэффициенту усиления и полосе пропускания, можно обойтись без установки компенсационного конденсатора. При этом необходимо учитывать, что максимальное рабочее напряжение компенсационного конденсатора должно превышать максимальное рабочее напряжение устройства, чтобы обеспечить его стабильную и надёжную работу.

3 Режим работы с низким энергопотреблением

По сравнению с обычными операционными усилителями высокого напряжения и высокой пропускной способности, HJPA194 Добавлено возможность выбора режима работы с низким энергопотреблением. В обычных операционных усилителях, питающихся от высокого напряжения, при работе в соответствующих условиях возрастает их собственное тепловое рассеяние; это требует разработки эффективной системы теплоотвода и одновременно может снижать надёжность и срок службы устройства.

HJPA194 Можно путём применения Режим Вывод подключается к порту питания отрицательного источника питания устройства, что переводит устройство в режим низкого энергопотребления. В этом режиме полоса пропускания и скорость нарастания напряжения устройства по сравнению с обычным режимом несколько снижаются, однако статический ток потребления уменьшается по сравнению с обычным режимом… 25mA Снизить до 5mA , собственные тепловые потери снизились до прежнего уровня 1/5 , эффективно оптимизируя тепловое управление и повышая долговременную надёжность работы устройств.

4 , вводная дифференциальная защитная сеть

HJPA194 Диапазон входного дифференциального напряжения составляет ±20 В Для дальнейшего повышения помехоустойчивости устройства и предотвращения повреждения входного порта необходимо дополнительно предусмотреть дифференциальную защитную схему на входе. Рекомендуется ориентироваться на типовую схему применения, подключив внешние два диода. D1、D2 Для реализации защитной функции можно выбрать диод общего назначения. 1N4148。

5 , сетевая фильтрующая схема питания

Во избежание HJPA194 Выходные цепи могут вызывать паразитные колебания и подавлять высокочастотный шум, проникающий по линиям питания; буферные конденсаторы питания необходимо размещать как можно ближе к выводам питания соответствующих компонентов и выбирать высококачественные керамические конденсаторы. Рекомендуется использовать 0,1 мкФ С и 1 мкФ Конденсаторы подключаются параллельно в качестве буферных конденсаторов для обеспечения подавления шумов во всём частотном диапазоне.

Когда устройство работает в режиме выдачи больших токов, необходимо увеличить ёмкость буферных конденсаторов, чтобы обеспечить достаточное мгновенное энергоснабжение на линии питания, гарантировать стабильное управление нагрузкой и предотвратить возникновение отклонений в работе, вызванных недостатком энергии.

6、HJPA194 Меры предосторожности при использовании

1 ) Следует особо отметить, что HJPA194 Типичное применение — в условиях сверхвысокого напряжения, где существуют многочисленные потенциальные риски для безопасности и электрические угрозы. Поэтому настоятельно рекомендуется пользователям при наладке оборудования в первую очередь выбирать… ±50 В В режиме относительно безопасного электроснабжения осуществляется калибровка и оптимизация всех ключевых параметров, проверка и настройка эксплуатационных характеристик, а также тщательная диагностика и полное устранение всевозможных неисправностей. После того как оборудование будет отлажено в условиях низкого напряжения и обеспечит стабильную и надёжную работу, оно постепенно переводится на реальные условия эксплуатации при высоком напряжении для проведения более строгих испытаний и окончательной системной настройки.

2 ) HJPA194 Внутри устройства используется оксид бериллия ( БеО ) Подложка, основное назначение которой — снижение общего теплового сопротивления устройства, повышение эффективности отвода тепла и улучшение систем управления температурой. Следует особо отметить: если в процессе монтажа, транспортировки или эксплуатации подложка подвергается механическим воздействиям, внешнему давлению или другим видам повреждений, это не только приводит к выходу устройства из строя или ухудшению его характеристик, но и может вызвать образование мелкодисперсной оксид‑бериллиевой пыли, которая, распространяясь по воздуху, попадает в организм человека через дыхательную систему, представляя потенциальную угрозу для здоровья. Поэтому при эксплуатации и использовании устройств необходимо проявлять повышенную осторожность и принимать надлежащие меры защиты, обеспечивая безопасность их применения.

3 ) HJPA194 Статический рабочий ток достаточно велик, в процессе эксплуатации наблюдается заметное накопление тепла и нагрев. В основе конструкции устройства лежит максимально эффективный отвод внутреннего тепла к специализированному теплоотводящему блоку, расположенному в нижней части прибора, что обеспечивает первичное термическое управление. Поэтому при практическом применении необходимо дополнительно реализовать эффективные меры вторичного отвода тепла; в противном случае температура перехода внутри устройства ( Тж ) повысится и выйдет за пределы безопасного диапазона.