ADHV4702-1是一款精密220 V運(yùn)算放大器。有了該器件，就不需要自舉傳統(tǒng)低壓運(yùn)算放大器，220 V以下信號(hào)范圍的高壓設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化。如果應(yīng)用需要更高電壓，那么可以應(yīng)用自舉技術(shù)，輕松地將電路工作范圍增加兩倍以上。下面說(shuō)明一個(gè)基于ADHV4702-1的500 V放大器設(shè)計(jì)示例。

電壓范圍

如上所述，擴(kuò)展器電路的范圍在理論上是無(wú)限的，但存在如下一些實(shí)際限制：

?電源電壓和電流額定值

?電阻和場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)功耗

?FET擊穿電壓

直流偏置電平

首先，考慮提供給放大器的電源電壓。任何在器件額定電源電壓范圍內(nèi)的電壓都有效。然而，功耗是基于所選擇的工作電壓在放大器和FET之間分配。對(duì)于給定的原始電源電壓，運(yùn)算放大器電源電壓越低，F(xiàn)ET中的漏源電壓(VDS)越高，功耗也相應(yīng)地進(jìn)行分配。應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算放大器電源電壓，從而以最有利于散熱的方式在器件之間分配功耗。

其次，使用下式計(jì)算將原始電源電壓(VRAW)降低到放大器期望電源電壓(VAMP)所需的分壓比：
VRAW/VAMP = (RTOP + RBOT)/RBOT

其中，RTOP為頂部電阻，RBOT為底部電阻。

對(duì)于下例，考慮運(yùn)算放大器標(biāo)稱電源電壓為±100 V。對(duì)于需要±250 V擺幅范圍的應(yīng)用，通過(guò)下式計(jì)算分壓比：

分壓比 = 250 V/100 V = 2.5或2.5:1

然后，使用便于獲得的標(biāo)準(zhǔn)值電阻設(shè)計(jì)電阻分壓器，盡可能接近地實(shí)現(xiàn)此分壓比。請(qǐng)注意，由于涉及高電壓，電阻功耗可能比預(yù)期要高。

靜態(tài)功耗

對(duì)于所選電阻值，應(yīng)選擇能夠應(yīng)對(duì)相應(yīng)靜態(tài)功耗的電阻尺寸。相反，如果電阻的物理尺寸受限，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)碾娮柚祦?lái)將散熱限制在額定范圍內(nèi)。

在該示例中，RTOP達(dá)到150 V，RBOT達(dá)到100 V。使用額定功率為1/2瓦的2512電阻，設(shè)計(jì)必須將每個(gè)電阻器的功耗(V2/R)限制在0.5 W以下。計(jì)算每個(gè)電阻的最小值，如下所示：

RTOP = (150 V)2/0.5 W = 45 kΩ(最小值)

RBOT = (100 V)2/0.5 W = 20 kΩ(最小值)

將較高值電阻(45kΩ)作為功耗的限制因素，RBOT值產(chǎn)生一個(gè)2.5:1分壓器，同時(shí)觀測(cè)靜態(tài)功耗限值為
RBOT = RTOP/1.5 = 30 kΩ

其功耗為(100 V)2/30 kΩ = 0.33 W。

瞬時(shí)功耗

考慮到電阻的瞬時(shí)電壓取決于放大器的輸出電壓以及電源電壓，本例中任何時(shí)刻每個(gè)分壓器上的電壓可能高達(dá)350 V(VCC = 250 V且VOUT = -100 V)。正弦輸出波形在VCC和VEE分壓器中產(chǎn)生相同的平均功耗，但任何非零平均輸出都會(huì)導(dǎo)致一個(gè)分壓器的功耗高于另一個(gè)分壓器的功耗。對(duì)于滿量程直流輸出(或方波)，瞬時(shí)功耗為最大功耗。

在此示例中，為將瞬時(shí)功耗保持在0.5 W以下，每個(gè)分壓器中兩個(gè)電阻之和(RSUM)不得小于以下值：
RSUM = (350 V)2/0.5 W = 245 kΩ

因此，電阻比為1.5:1(對(duì)于2.5:1分壓器)時(shí)，各個(gè)電阻的最小值如下：

?RTOP = 147 kΩ

?RBOT = 98 kΩ

FET選擇

承受最壞情況偏置條件所需的擊穿電壓主要決定FET的選擇;當(dāng)輸出飽和，使得一個(gè)FET處于最大VDS，另一個(gè)FET處于最小VDS時(shí)，便可明白這一點(diǎn)。在前面的示例中，最高絕對(duì)VDS約為300 V，即總原始電源電壓(500 V)減去放大器的總電源電壓(200 V)。因此，F(xiàn)ET必須承受至少300 V電壓而不被擊穿。

功耗必須針對(duì)最壞情況VDS和工作電流來(lái)計(jì)算，并且必須選擇指定在此功率水平下工作的FET。