ZHCAEM0 October   2024 OPA593

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2电流提升器,推挽式拓扑输出特性
    1. 2.1 开环输出阻抗
    2.     7
  6. 3各种电流提升器配置
    1. 3.1 互补 MOSFET 与 BJT 电流提升器的比较
  7. 4稳定驱动 1μF 容性负载 (CL) 的功率放大器设计
    1. 4.1 驱动阻性负载的运算放大器
    2. 4.2 驱动容性负载的运算放大器和挑战
    3. 4.3 开环交流稳定性分析 - 使用 DFC 补偿 CL 影响
    4. 4.4 闭环稳定性响应 - 小信号阶跃瞬态分析
    5. 4.5 双反馈补偿中 Riso 对频率响应的影响
    6. 4.6 DFC 技术总结
  8. 5针对 1μF 容性负载稳定 OPA593 和达林顿电流提升器
    1. 5.1 开环交流稳定性分析 - 驱动 1μF CL 的复合运算放大器
    2. 5.2 闭环稳定性响应 - 复合运算放大器阶跃瞬态分析
  9. 6复合放大器的有效 BW 和阶跃时间响应
  10.   21
  11. 8总结
  12. 9参考资料

开环交流稳定性分析 - 驱动 1μF CL 的复合运算放大器

当在电流提升器级的输出端引入 CL = 1μF 的容性负载时,估计第二个极点 fp2 出现在大约 320kHz 处,由方程式 4 确定。该极点处于 UGBW 范围内(经测量处于 549kHz),导致显著的相位滞后并将相位裕度从 79° 降低至 –19.4°,如图 5-2 所示。因此,在闭环配置中驱动 1μF 容性负载时,OPA593 和电流提升器的组合会变得不稳定。

 OPA593 + 电流提升器的外部反馈环路交流分析 - 驱动 1μF (CL)∥100Ω (RL)图 5-2 OPA593 + 电流提升器的外部反馈环路交流分析 - 驱动 1μF (CL)∥100Ω (RL)

为了稳定外部反馈环路,必须考虑 ZCBO(大约 0.5Ω)和 CL 之间的相互作用产生的大约 320kHz 处的额外极点 fp2。DFC 中的一种常见技术是通过加入补偿电容器 CF 来降低外部环路增益。该电容器可确保外部环路的 UGBW 至少比 fp2 低 1-2 倍频程。保守的指导原则建议将外部环路的 UGBW 设置为比 fp2 低二倍频程,即小于 100kHz,以在多反馈环路补偿方案内保持稳定性。虽然较大的 CF 值可以提高整体 DFC 稳定性,但它们也会显著限制电路的有效带宽,因此会产生设计人员必须根据应用要求仔细评估的权衡。其他主要涉及极点-零点消除的 DFC 方法也可以有效地解决出现在外部反馈环路的 UGBW 上的极点。但是,详细的补偿过程不在本应用手册的讨论范围之内。

根据表 2-2方程式 5 中概述的设计要求,目标截止频率 fDFC_CB_BW 被定义为大约 50kHz。为了实现该规格,计算得出的补偿电容器 CF 大约为 455pF。然后选择最接近的标准值 CF ≈ 420pF。如图 5-3 所示,根据开环交流分析,仿真外部反馈环路的 UGBW 测量值为 50.8kHz,相位裕度约为 76°。因此,外部反馈环路预计在闭环运行期间保持稳定,如扰动注入分析所示。

 OPA593 + 电流提升器复合放大器的外部反馈环路稳定性图 5-3 OPA593 + 电流提升器复合放大器的外部反馈环路稳定性

如第 4 节的总结中所述,DFC 技术利用双反馈环路补偿。在图 5-3 中,我们检查了外部反馈环路的交流稳定性。现在,我们可以分析负责高频补偿的内部反馈环路。该内部环路对于确定整体交流环路稳定性至关重要,可简化为 DFC 技术的环路增益。图 5-3 展示了交流环路增益稳定性分析,以下视频详细介绍了补偿方法:高精度实验室系列:运算放大器。

 DFC 中的开环交流分析显示了 UGBW 处的 58° 相位裕度图 5-4 DFC 中的开环交流分析显示了 UGBW 处的 58° 相位裕度

根据图 5-4 中的交流稳定性分析,环路增益的单位带宽增益积测量值为 5.46MHz,相位裕度大约为 58°,表明整个 DFC 环路是稳定的。