ZHCAAE7A March   2000  – June 2021 TL2842 , TL2842B , TL2843 , TL2844 , TL2845 , TL3842 , TL3842B , TL3843 , TL3844 , TL3845 , TLC081 , TLC2201 , TLV2231 , TLV2361 , TLV2362 , TLV2470 , TLV2471 , TLV2770 , TLV2771 , TLV341 , TLV342 , UC1842 , UC1843 , UC1844 , UC1845 , UC2842 , UC2842A , UC2843 , UC2843A , UC2844 , UC2844A , UC2845 , UC2845A , UC3841 , UC3842 , UC3842A , UC3842M , UC3843 , UC3843A , UC3844 , UC3844A , UC3845 , UC3845A , UC3845AM , UCC1800 , UCC1801 , UCC1802 , UCC1803 , UCC1804 , UCC1805 , UCC2800 , UCC2801 , UCC2802 , UCC2802M , UCC2803 , UCC2804 , UCC2805 , UCC2813-0 , UCC2813-1 , UCC2813-2 , UCC2813-3 , UCC2813-4 , UCC2813-5 , UCC28C40 , UCC28C41 , UCC28C42 , UCC28C43 , UCC28C44 , UCC28C45 , UCC3801 , UCC3802 , UCC3803 , UCC3804 , UCC3805 , UCC3813-0 , UCC3813-1 , UCC3813-2 , UCC3813-3 , UCC3813-4 , UCC3813-5 , UCC38C40 , UCC38C41 , UCC38C42 , UCC38C43 , UCC38C44 , UCC38C45

 

  1. 1引言
  2. 2电路设计
  3. 3优势
  4. 4选择运算放大器
  5. 5结论
  6. 6修订历史记录

4 选择运算放大器

通道大小和数量：

选择的运算放大器通常是单通道运算放大器，因为只需要一个。德州仪器 (TI) 提供采用 SOT-23、MSOP 8 引脚和 SOIC 8 引脚封装的单通道运算放大器。

轨到轨输入或输出：

运算放大器的输入信号是感应电压 (Vsense)，有接地基准。但是，Vsense 的峰值电压通常非常低，不会接近运算放大器的正电源电压。因此，不需要轨到轨输入运算放大器。所有德州仪器 (TI) 的单电源 CMOS 运算放大器都能够接受低至接地的输入信号。

运算放大器的输出信号是 Vs 信号，通常在 0V 至 1V 之间摆动。进入 PWM IC 的负载电流通常非常小，因此不会明显限制对运算放大器的选择。几乎所有德州仪器 (TI) 的单电源 CMOS 运算放大器都能够在输出端摆动至接地。进入 PWM IC 的负载电流通常非常小，因此不会明显限制对运算放大器的选择。

为运算放大器供电：

建议从电源中使用的 PWM IC 的基准输出为运算放大器供电。该基准电压通常为 5.0V，但也可以更低。TI 提供可在低至 2.5V 的电源电压下工作的单通道运算放大器，例如 TLV2771。PWM IC（例如 UC384x 和 UCC380x 系列 PWM 控制器）的基准输出通常能够提供几毫安的输出驱动，足以为许多运算放大器供电。运算放大器应接地至 PWM IC 使用的同一模拟接地。运算放大器所需的电流是 ICC 电流和驱动电流。建议反馈电阻 (Rf) 的值在 10kΩ 和 100kΩ 之间，以限制驱动电流。

压摆率和增益带宽积：

GUID-20210609-CA0I-1GHP-QXM5-SXWSPRMDMR89-low.gif图 4-1 电流感应波形

图 4-1所示为 VSense（感应电阻器上的电流感应信号）和 VS（PWM IC 所需的滤波信号）的示意图。VSense 的前沿包含由电源中的寄生元件引起的尖峰，包括二极管的反向恢复和 MOSFET 的电容。该尖峰是不可取的，可使用反馈电容 Cf 将其滤除，如图 1-1 (b) 所示。滤波器时间常数通常设置为该尖峰上升时间的三到四倍。滤波器极必须设置得足够低以过滤前沿尖峰，但又不能太低而导致电流斜坡信号失真。因此，滤波器极必须设置得高于开关模式电源的开关频率 (fs)。这可通过以下公式表示：

f c = 1 2   x   π   x   R f   x   C f = 1 8   x   π   x   t r i s e   a n d   f c ≥ 3   x   f s  

因此，对于 100ns 的上升时间 (tr) 和 100kHz 的开关频率，该转角频率将设置为 400kHz。在本例中，限制因素是时间常数。

由于电路滤除 fc 以上的频率，所用运算放大器的增益带宽 (GBW) 积可通过以下公式轻松计算：

G B W   ≥ f c   x   G a i n = f c   x R f R i

前面的示例中增益设为 15，转角频率为 400kHz, 由此计算得出所需运算放大器的 GBW 为 6MHz。

图 4-1 中波形的压摆率 (SR) 可由下降斜率决定，等于 VPeak/tfall。然而，电路的带宽明显受到极的 RC 时间常数的限制。可假定运算放大器的压摆率应超过滤波器时间常数的限制。因此，压摆率可由以下公式确定：

S R ≥ V p e a k τ   =   V p e a k R f   x   C f   =   V p e a k   x   2   x   π   x   f c           V o l t s /秒 

接着前面的示例，将通过以下公式得出 SR：

S R   ≥ V p e a k   x   2   x   π   x   f c = 1   V   x   2   x   π   x   400   k H z = 2.5   V / μ s