大電流型功率放大器PA04及其應用

PA04是美國APEX公司推出的一種場效應管功率運算放大器，它具有工作電壓高（200V）、輸出電流大（20A）、高轉換速率（50V／μs）、低失真等特點。

PA04的使用很靈活。休眠方式可保護整個放大器，在待機操作或負載保護時允許很低的靜態(tài)電流。它的增強電壓輸入（VBOOST）允許運放在小信號段工作在較高的電壓下，而不需要有較高的輸出電流；PA04具有四線傳感技術精確限流方式，而不需要考慮在輸出線內部或外部連接毫歐級的相干電阻。

PA04采用12腳雙列直插（DIP）封裝，密封性好，且在內部互相絕緣。其引腳排列如圖1所示。各引腳功能如下：

1腳（－INPUT）：負輸入端；

2腳（＋INPUT）：正輸入端；

3腳、4腳（COMP）：相位補償；

5腳（－VBOOST）：負增強電壓輸入；

6腳（OUTPUT）：負電源；

7腳（－Supply）：輸出端；

8腳（＋Supply）：正電源；

9腳（＋VBOOST）：正增強電壓輸入；

10腳、11腳（CURRENT、LIMIT）：限流反饋輸入；

12腳：休眠控制端。

當不采用增強電壓輸入時，可將5腳、6腳以及8腳、9腳分別短路。

2　工作原理

PA04為大電流功率放大器。由于其輸出電流比較大，因而在設置和使用方面與普通的功率放大器有很多不同。這里就PA04的工作原理以及其在應用時外部電路需要注意的問題和遵循的原則做一些介紹。

2.1 限流和限流電阻

PA04的引腳10和引腳11用于電流反饋輸入時的連接電路如圖2所示，圖中，引腳11與放大器的輸出端直接連接，引腳10與限流電阻連接。這樣連接的好處是可以旁路其它任何寄生阻抗。限流電阻必須接在圖2所示的位置。其大小可以通過下式計算：

RCL＝0.76／ILIMIT

2.2 休眠工作方式

在休眠工作方式下，PA04的引腳12與腳9連接時，放大器內部停止工作，此時整個放大器將處于休眠狀態(tài)。休眠時大約有3mA的電流流過引腳12.當不使用休眠方式時，應將引腳12懸空。

休眠電路可以有很多種，圖3所示就是一個休眠電路。電路左端邏輯輸入信號為差模信號，利用三極管導通和截止的特性可實現引腳9和引腳12的斷開或連接控制。

2.3 增強電壓輸入

PA04的引腳5和引腳9為增強電壓輸入（VBOOST）腳，有增強電壓輸入管腳的放大器一般多數工作于高壓狀態(tài)而很少在大電流狀態(tài)。因此，＋VBOOST管腳（引腳9）和－VBOOST管腳（引腳5）一般被連接到放大器的小信號電路上，＋Vs（引腳8）和－Vs（引腳6）則被連接到大電流輸出端。而當需要輸出電壓接近電源電壓時（即降低管壓降），可在VBOOST管腳外加5V電壓（即VBOOST＝VS＋5）以使小信號驅動輸出晶體管飽和，同時這樣也可以改善輸出電壓的浮動。如果不需要改善輸出電壓浮動，＋VBOOST管腳和＋Vs管腳、－VBOOST管腳和－Vs管腳必須分別連接到一起，而且VBOOST管腳電壓一定不能低于Vs管腳電壓。

VBOOST＝VS和VBOOST＝VS＋5時的輸出電壓浮動與輸出電流的關系如圖4所示。

2.4 相位補償

PA04的相位補償可通過外接補償電容和補償電阻來實現。外部補償電容和補償電阻可接在引腳3和引腳4之間，如圖5所示。

Rc和Cc的取值可根據總體增益的大小來確定，詳見表1.

3　典型應用

圖6是使用PA04設計的聲納換能器的驅動電路。該電路的信號源部分由超聲波驅動器提供。利用PA04的高功率帶寬和高輸出電壓性能，并通過圖示電路和相匹配的調節(jié)變壓器可驅動聲納換能器。該系統(tǒng)的負載電路為阻性電路。但當控制邏輯在休眠狀態(tài)時應關斷運放。

4　結束語

PA04以其體積小、功率頻帶寬、輸出功率大等特點而在電機驅動器、聲納換能器、可編程控制電源等場合得到廣泛的應用。由于該器件為場效應管器件，對靜電的影響非常敏感，因此，在使用和存放時都應該注意防靜電，以免對器件造成損壞。