运算放大器功率耗散的首要问题

1、运算放大器功率耗散的首要问题 在将一个运算设计成为全新应用时常常被问到的两个问题是： 1.他的功率耗散“典型值”是多少?在我的第一个帖子举行了介绍。2.他的功率耗散“最大值”是多少?应当在目标中评估的最大功率。我们假定放大器运行的第一种状况是这样的。我们将最低负载rl加载到输出上，正如opa 316电气特性表中所列出的那样。这个表格中列出的值为2 k?(红色椭圆中的值)。当vs和 iq为最大值，并且输出被偏置到vs+电源一半的dc电平常，将浮现最大功率耗散。图2显示出opa316被配置为单电源，非反向放大器。其输出正在驱动一个对地为2 k的等效负载，此负载由rl与rf和ri串联形成的电阻并联而

2、成。此非反向输入由一个+1.375vdc电源驱动，因为有2倍增益，这个值在输出上表现为2.75v。opa316的输出晶体管中的一个使流经对地为2k等效负载电阻，rl(eqv)。在其源极和漏极之间有2.75v电压。图2显示了用来确定opa316功率耗散的电路。图2 驱动2k(等效)负载时opa316的功率耗散此放大器功率耗散的计算办法为：计算出传递给负载的电流iovo=2.75 v, rl= 5 k?,rf= 1.67 k?,ri= 1.67 k?io= irl+ ifb=(vo/ rl)+vo/ (rf+ ri) = (2.75 v/ 5 k?) + 2.75 v/ 2(1.67 k?)io=

3、 550 ua + 832.4 ua = 1.373 maiq(max)= 500 ua(来自数据表)pd(max)= (vs+) * iq(max) + (vs+) - vo) * io = (5.5 v) (500 ua) + (5.5 v - 2.75 v) * 1.373 ma = 6.5 mw功率耗散很低，只是静态水平的大约3.2倍。这大概不是用户正在寻觅的最差耗散状况，但却是个好的开头。最差状况常常在输出被短接到地或短接到电源轨时浮现。目前类似于opa316的运算放大器的额定值能够耐受短接至地的输出，而不被损坏。opa316短路信息在肯定最大值额定值数据表中列出。输出电流io不受限

4、制，但是具有有限的短路电流值，isc;放大器在对地短接时能够传送的最大电流。内部输出晶体管特性以及电路设计规定了isc的值。上面显示的电气特性表列出opa316的isc值为±50ma(蓝色椭圆内的值)。因为输出被强制为0v，没有电流流经反馈路径电阻器，或者说是rl。所有电路功率由opa316在内部消耗掉。图3显示了一个短路衔接。需要注重的是，囫囵5.5v电源电压被强加在拉出isc电流的输出晶体管上。其功率耗散pd(xstr)会很大。图3-输出短路状况下的opa316现在在输出短路的状况下计算pd：io= isc 50 mapd(xstr)= v(xstr)? isc= 5.5 v (

5、50 ma) = 275 mwpq(max)= (vs+) iq(max)= 5.5 v ? 500 ua = 2.75 mwpd(max)= pq(max)+ pd(xstr)= 2.75 mw + 275 mw = 278 mw这个pd电平是从线性dc负载示例中获得的电平的43倍。但是放大器在这种状况下能正常用法吗?晶体管结温，tj的计算结果应当会告知我们答案：tj=ta+ pd?jata= 环境温度，典型值25 °cja= 热阻抗，263 °c/wja值在采纳sc70-5封装的opa316热信息表中列出tj=25 °c + (0.278 w)(263 °c/w) = 98.1 °c这一值远远低于数据表中列出的150 °c tj最大值。运算放大器应当还可以。tj会临近150 °c的唯一可能状况就是ta已经上升了50 °c。容易dc分析技术可以协助用户理解他们应用电路中所用法的运算放大器的功率耗散。此数据表常常提供执行这些计算所