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电流转换放大器的选择与应用 1 min Guide Books 准备将电流转换为电压了吗?你需要一个跨阻放大器。 每个阅读此文的人可能都记得在他们的电子学101课程中听说过运算放大器,但直到你开始将它们用于各种应用,它们的重要性可能并不总是显而易见。对于运算放大器,有许多不同的实现方式,每一种都有其特殊的名称。特别是,电流到电压的转换可能看起来像是简单地需要使用一个电阻和欧姆定律。然而,现实比在负载并联使用一个电阻要复杂一些。 跨阻放大器正提供了这样的功能,使得可以从像光电二极管或收发器这样的设备读出电流作为电压,然后可以将其转换为数字信号。虽然你可能会用另一种类型的放大器和一些外部组件做类似的事情,但当你使用跨阻放大器IC时,你可以在电路板上节省空间并获得一些其他功能。以下是你下一个系统的一些选项。 什么是跨阻放大器? 在我年轻的时候,让我困惑的一件事是,究竟是什么使各种放大器不同。如果你看一个跨阻放大器的电路图,它看起来与带有负反馈的 运算放大器电路非常相似。那么它与运算放大器有什么不同呢?答案是:你可以从运算放大器构建一个跨阻放大器;区别在于输入到放大器电路中的信号以及电路内反馈的工作方式。 与其深入所有关于跨阻放大器的理论,不如说所有这些的要点是,你可以使用跨阻放大器将输入电流转换为电压。这在许多应用中很重要,例如: 光电二极管和光学设备:这些组件输出电流,但需要使用ADC将其转换为数字信号。跨阻放大器阶段将这个电流转换为电压,然后输入到ADC中。一个即将到来的领域是用于自动驾驶车辆的 激光雷达系统。 低功耗模拟传感器:来自压力传感器、加速度计和其他输出电流的组件的信号可以被转换为电压并送入ADC。 射频设备:电信和科学应用中使用的跨阻放大器在微波频率下操作。 这个电路图展示了用于构建一个未补偿跨阻放大器的典型运算放大器连接。 如果您正在为这些应用之一设计,您可能会选择一个跨阻放大器集成电路,而不是选择一个运算放大器集成电路并将其配置为跨阻放大器。这些集成电路针对特定应用进行了优化,并包含了一些使用离散组件难以设计的其他特性。 重要规格 一些重要的跨阻放大器规格如下: 传输阻抗。 这相当于放大器的增益。传输阻抗乘以输入电流得到输出电压。 跨阻带宽。 所有跨阻放大器在线性范围内操作时都有低通传输函数。许多实际应用处理数字或脉冲电流,脉冲的带宽不应超过放大器的输入带宽。这个规格的含义与单位增益带宽相同,即增加带宽需要降低增益。 线性范围。 阅读文章
门极驱动IC 如何选择门极驱动IC 1 min Guide Books 如今,无论是集成在CPU中还是作为离散元件存在,晶体管都有各种形状和大小。任何晶体管都需要一些电流来在开启和关闭状态之间切换,从而允许电流流过设备。较大的晶体管,无论是从物理尺寸还是电流输出方面来说,都需要更多的切换功率。这种功率可以由门驱动IC提供,门驱动IC专门用于在控制器和功率晶体管之间提供缓冲。 并非所有应用都需要门驱动IC。高频应用可能包括一个优化的门驱动电路内置在收发器或其他射频组件中,以提供切换晶体管放大器所需的功率,包括在射频功率放大器中。这些组件是电源系统的一个组成部分,因为它们在提供所需的切换功率的同时,也保护了其他关键组件。以下是这些组件的工作原理以及如何选择门驱动IC。 为什么使用门驱动IC? 如上所述,门驱动IC为高功率晶体管(如IGBT或MOSFET)提供高电流,以便将其完全驱动到导电状态。这些组件从另一个组件(如MCU或其他控制器IC)接收低功率输入。这样,门驱动IC就像MCU和晶体管之间的缓冲器。下面展示了门驱动IC在信号链中的典型布局。 门驱动IC的信号链 尽管门驱动的基本目的是作为驱动大型晶体管的放大器,但使用专门的门驱动IC进行切换的更深层次原因是: 减少负载晶体管的切换损耗 减少负载晶体管的切换时间 将晶体管完全驱动到导电/非导电状态 第三个目标,并非所有门驱动都提供,是在负载和控制器之间提供隔离。这是通过门驱动中的一个小型内部变压器提供的;这样的组件被称为隔离门驱动。 所有晶体管都具有一些非线性电容,即它们表现得像可变电容器。当负载晶体管被切换时,一些电荷会残留在门区域,使通道保持在其当前的非导电或导电状态。一旦应用了另一个电流脉冲,如果切换信号缓慢或以低电流运行,晶体管中可能会产生高热。以更高的电流应用切换信号可以提供更快的状态切换,损失更少。 上面所示的布局以及对高功率晶体管进行完全、快速调制的需求,使得门极驱动IC在任何需要完全切换和调制高功率负载的应用中变得重要。如果我们使用MCU来做这件事,MCU的大电流吸引可能会导致它过热并失败,因此需要门极驱动器。三个典型的应用是在开关式直流-直流转换器、功率逆变器和电机驱动电路中。 直流-直流转换 一旦门极驱动器从控制器接收到输入,它就会向单个晶体管或并联的多个晶体管输出高电流。注意,并联排列的晶体管在带有高电流输出的开关式直流-直流转换器中很常见,特别是使用 IGBT或MOSFET。当一组大型晶体管需要几安培的电流才能完全切换到导电状态时,这种类型的系统是必需的,这在高功率转换器中是典型的。 就信号链中的位置而言,门极驱动器将位于反馈循环中,如下图所示。可以使用MCU来实现一个简单的控制算法,以提供稳定的电压输出,或者可以根据用户输入改变输出电压。在需要从转换器获得高电流调节的情况下,可能会在MCU/PWM驱动器之前的反馈循环中使用 电流感测放大器,因为这可以为控制算法提供准确的电流测量。 直流-直流转换中的门极驱动IC反馈循环。 功率逆变器 这与直流-直流转换有关,尽管我们现在正在连续切换以产生振荡波形。在这个应用中需要隔离门极驱动器,以隔离直流源和控制器与输出端。在负载侧使用反相逻辑,而门极驱动器则被提供一个低电流振荡波形。 阅读文章