功率放大器PA34及其应用

    摘要：PA34是APEX公司新推出的大功率运算放大器，它具有输入共模范围宽、电源电压范围大、效率高、失真小等特点，可用来完成音响功放以及半桥式全桥电机的驱动。文中介绍了PA34的特点、性能以及在双向电机驱动电路中的应用。给出了利用PA34设计的双向电机驱动电路。同时指出了安装PA34时应当注意的几点注意事项。

    关键词：PA34 SOA 双向电机驱动

1 概述

PA34是APEX公司推出的7脚TO220封装的大功率运算放器，它的输入共模范围很宽，且内含输出限流保护功能，同时具有很宽的电源电压范围。其中单电源时电源电压范围5V～40V；双电源时电源电压范围为±2.5V～±20V。PA34的效率很高，其输出电流最小值为2.5A，且失真很小。

PA34功率放大器可广泛应用于半桥或全桥电机驱动、音响功放以及众多的单电源系统，如5V外部电路系统、12V自动化系统及28V航空航天系统等领域。

2 引脚排列和主要参数

图1所示是PA34的外形封装和引脚排列示意图。其主要参数如下：

●电源电压：5V～40V；

●输出电流：PA34的输出电流与电源到输出间的电压值有关，具体参数可参见图2的SOA曲线；

●内部功耗：18.5W；

●差模输入电压：±Vs；

●共模输入电压：+Vs～-Vs-0.5V；

●最大结温：150℃；

●焊接温度（10s）：300℃；

●贮存温度范围：-65～150℃；

●工作温度范围：-55～125℃。

3 主要管脚功能

PA34除了具有输入、输出和电源输入引脚外，还具有两个较为特殊的引脚VBOOST和ISENSE。

3.1 VBOOST管脚

VBOOST管脚是PA34运放的第二级负载正端，当这个管脚连接到高于+Vs的5V电源时，它将对上面的晶体管（连接成射跟随器的达林顿管）提供更大的驱动，因而可使输出晶体管更好地饱和。

VBOOST管脚大约需要10～12mA的电流，动态时具有1kΩ的阻抗。应用到VBOOST的最大电压为40V（相对于-Vs）。+Vs和VBOOST间的电压差是没有限制的。

图3给出了一个自举电路，该电路的耦合输出波形将在VBOOST管脚输出。而这将会引起VBOOST电压从它的初始值向正电压摆动，其摆动值为+Vs-0.7V（二极管管压降），初始值和摆的总线为VBOOST的输出。换句话说，如果VBOOST初始值为19.3V，输出摆正向电压为18V，那么VBOOST上的电压应为19.3-0.7+18等于36.6V。

3.2 ISENSE管脚

ISENSE管脚可用来和输出级的负半边串联。只有当负电流输出时，电流才流过这个管脚，此时流过这个管脚的电流和流过输出端的电流值相同。也就是说，如果有-1A的电流流过输出，则ISENSE管脚将有1A的电流流过，而如果+1A流过输出，则ISENSE管脚的电流应当为零。

4 应用说明

4.1 安全工作区（SOA）

PA34的SOA曲线可参见图2，该安全工作曲线考虑所有限制的影响，当电路中具有足够的输出电流，对于电阻性负载来说，这种情况比较简单，而对于感性负载和具有反向电动势（EMF）的负载来说这一问题就变得相对比较复杂。

在瞬态条件下，容性和感性负载只有满足表1给出的条件值时才是安全的。但对于持续的、高能量的回馈，还必须外接快速恢复二极管。

表1 PA34的容性和感性负载安全值

±Vs容性负载感性负载20V200μF7.5mH15V500μF25mH10V5mF35mH5V50mF150mH

4.2 稳定性

为了保证电路的稳定性，几乎所有的非互补型输出运放都采取输出级拓补电路，对于不同的输出电流极性，由于其在增益和相位上的响应不匹配，因此，要使制造商考虑到所工作条件下的最佳补偿是很困难的。

使用时，可以在PA34的输出端到地之间接一个1Ω的电阻并并联一个0.1μF的电容（电源和地必须有合适的旁路电容），这样可以避免PA34在应用电路中产生局部输出振荡。

5 应用电路

图4是利用两个PA34设计的双向电机驱动电路，图中，R1和R2将运放A的同相增益设定为2.8，而运放B是运放A的输出驱动的一个单位增益反相器。需注意的是：运放B反相端的参考节点电压应通过电阻R5和R6设置为电源的中点电压（14V）。当输入为5V时，A的输出为14V，这等于参考节点电压。由于运放B的输出也是14V，这样，穿过电机的电压为0V。当输入电压高于5V时，流过电机的电流从左到右。而当输入电压低于5V时， 流过电机的电流方向与之相反，从而使电机做反向转动。

6 安装注意事项

在安装PA34时，应注意以下几点：

（1）必须用散热器，因为即使在空载情况下，PA34内部功耗也在3.6W左右，因而必须使用散热垫圈成导热胶。

（2）尽量避免折弯引脚，否则会损坏运放的内部电路结构。

（3）在管脚焊到固定端前，必须使补底尽可能贴紧散热器。