高壓運(yùn)放可改善性能并縮減電路板空間

圖 4：PCB 保護(hù)環(huán)布局示例

高電壓 DAC 緩沖器

高電壓放大器的另一個(gè)用途是對(duì)較低壓的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 進(jìn)行緩沖。在測(cè)試設(shè)備中，有可能必需產(chǎn)生任意的高電壓以滿(mǎn)足多種應(yīng)用的需要，而且在某些控制應(yīng)用中，大電壓信號(hào)適用于驅(qū)動(dòng)激光器、壓電組件和其他換能器或引導(dǎo)光束。如圖 5 所示，可以使用諸如 LTC6090 等高電壓放大器。在該例中，從一個(gè) 2.5V DAC 輸出產(chǎn)生了一個(gè) 140VP-P 電壓。

圖 5：高電壓 DAC 緩沖器

熱考慮

在 140V 的總電源電壓和 2.7mA 的典型靜態(tài)電流條件下，LTC6090 的功耗為 378mW。添加一個(gè)負(fù)載功耗就會(huì)超過(guò) 1W，因而優(yōu)良的熱設(shè)計(jì)成為需要的優(yōu)先考慮。SOIC 和 TSSOP 這兩種版本在封裝底部都具有一個(gè)裸露襯墊，該裸露襯墊在內(nèi)部連接至負(fù)電源軌 V–。封裝的熱阻與焊接至裸露襯墊的金屬量成正比，所以在實(shí)際條件允許的情況下最好是把裸露襯墊連接到一塊盡可能大的 PCB 金屬平面。在熱布局良好的情況下，SO 封裝的熱阻 ΘJA 為 33°C/W。當(dāng)產(chǎn)生 1W 功耗時(shí)，芯片的結(jié)溫將上升至比環(huán)境溫度高 33°C。

一種重要的輸出停用 (OD) 功能可在結(jié)溫變得過(guò)高時(shí)關(guān)斷輸出級(jí)，以避免 LTC6090 超過(guò) 150°C 的結(jié)溫。這是通過(guò)把過(guò)熱引腳 (TFLAG) 連接至 OD 引腳來(lái)完成的。當(dāng)芯片結(jié)溫達(dá)到 145°C 時(shí)，漏極開(kāi)路 TFLAG 引腳將被拉至低電平。當(dāng)結(jié)溫達(dá)到 140°C 時(shí)，5°C 的內(nèi)置遲滯將導(dǎo)致 TFLAG 引腳復(fù)位。將低電平有效的 OD 引腳拉至低電平 (相對(duì)于 COM 引腳)可關(guān)斷輸出級(jí)，這接著又把器件的靜態(tài)電流減低至 670μA。COM 引腳為 OD 和 TFLAG 引腳所公用，可提供 LTC6090 的低電壓控制。當(dāng) TFLAG和 OD 引腳連接在一起時(shí)，LTC6090 將在芯片結(jié)溫達(dá)到 145°C 時(shí)停用。請(qǐng)注意，這些引腳既可以浮置，也可以連接在一起。

一種附加的熱安全特性可在芯片結(jié)溫達(dá)到約 175°C 時(shí)關(guān)斷輸出級(jí)。7°C 的內(nèi)置遲滯可在芯片結(jié)溫回落至大約 168°C 時(shí)使輸出級(jí)接通。該特性旨在避免器件遭受災(zāi)難性的熱故障。在高于其 150°C 的絕對(duì)最大結(jié)溫下運(yùn)作 LTC6090 會(huì)降低其可靠性，應(yīng)對(duì)這種做法加以阻止。

結(jié)論

諸如 LTC6090 等放大器既擁有高性能精準(zhǔn)放大器的高性能規(guī)格指標(biāo)，同時(shí)又可在采用 ±70V 電源時(shí)工作，因而簡(jiǎn)化了高電壓精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。保護(hù)引腳實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的低漏電 PCB 設(shè)計(jì)，而 TFLAG、OD 和 COM 引腳則簡(jiǎn)化了上佳的熱設(shè)計(jì)。LTC6090 與近期推出的 LTC2057 和 LT6016 相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)眾多超過(guò) ±15V 的高電壓電路設(shè)計(jì)。LTC2057 具有 60V 操作、一個(gè)零漂移輸入級(jí)和低噪聲操作特性，以實(shí)現(xiàn)最佳的高精度和穩(wěn)定的 DC 性能。LT6015 / LT6016 / LT6017 是單 / 雙 / 四路運(yùn)算放大器，具有 Over-the-Top® 輸入，其允許在輸入共模電壓高出負(fù)電源軌達(dá) 76V 的情況下正常運(yùn)作，而不受電源電壓的影響。