Op-amp raylar için 5V / 2A'dan + 70 / -70V'ye yükseltiliyor mu?


9

Giyilebilir bir araştırma projesi için ultrasonik bir "tweeter" kullanmaya çalışıyorum. Normal bir hoparlöre kıyasla, tweeter 4kohm'dan daha yüksek bir empedansa sahiptir. Sonuç olarak, kayda değer güç üretmek için çok yüksek bir voltaj gerektirir, ancak RMS akım çekimi tweeter başına en fazla birkaç mA'dir. Raylarda +/- 70V'a kadar kabul eden ve ilgilendiğim frekanslarla çok iyi çalışan LTC6090 op-amp'i kullanıyorum.

Şimdiye kadar, raylarda +/- 22V üretmek için kullanıma hazır 12V voltaj regülatörü ve LT1054 voltaj katlayıcısının titiz bir kombinasyonunu kullanıyordum, ancak mümkünse daha iyisini yapmak istiyorum. Orada seçenekler dünyası var gibi görünüyor, ama işte birkaç tane düşünüyoruz:

  1. Veri sayfasının 22. sayfasındaki uygulama notunu kullanarak 135V civarında bir voltaj üretmek için LT8331'i kullanın, ardından bunu +/- 65V'ye dönüştürmek için bazı ağır görev BJT'leri olan bu tek kutupludan bipolar DC dönüştürücüye benzer bir şey kullanın . Yoksa raylara 0 / 135V koyabilir ve bir voltaj bölücü kullanarak 5V sinyaline ağırlık verebilir miyim?

  2. +/- 70V üretmek için gösterilene benzer bir yapılandırmada LM2587 geri dönüş regülatörünü kullanın. Bu, reklamı yapılan maksimum çıkış voltajı 60V olduğundan uygulanabilir görünüyor, ancak daha yüksek bir çıkış voltajı üretmek için burada bileşen değerlerini değiştirip değiştiremeyeceğimi bilmiyorum.

LM2587 uygulaması

  1. + 5V'yi +/- 10V'ye dönüştürmek için bir LT1054 kullanın ve ardından bunları iki ayrı yükseltme IC'si ile +/- 70V'ye dönüştürün.

Bunlardan bazıları için, birkaç aşamada güçlendirmem gerekebilir; Başka bir aşamaya giriş olarak kullanabileceğim bir 5-> 35V regülatörüm var. Bu verimsiz olabilir, ancak uygulamam güç yoğun değildir, çok az akım gerektirir ve çoğunlukla kavram kanıtıdır, bu yüzden bu noktada bu benim için bir sorun değildir.

Esasen, bunu yapmanın en iyi yolunu bilmek istiyorum. Bu sorunla karşılaşan ilk kişi benim olası değilim ve tünel görüşünden kaçınmak veya tekerleği verimsiz, güvenilmez veya tehlikeli olabilecek şekillerde yeniden icat etmek istiyorum. Üst düzey tasarım tavsiyelerinden, yardımcı olabilecek belirli bileşenlere veya topolojilere kadar her türlü anlayışı takdir ediyorum.

Bu stackexchange için yeniyim, bu yüzden lütfen bileşen veri sayfalarına bağlantı eksikliğini affedin, bunları göndermek için yeterli temsilcim yok.


2
Amplifikatörü neden düşük voltajda, örneğin 5 V'de çalıştıramazsınız ve sinyal genliğini 10-20 kez artırmak için bir transformatör kullanamazsınız?
jms

İtiraf etmeliyim ki, bu şekilde yapmaya bakmadım. İlk yinelemede transformatörlerden uzak durdum çünkü çok kompakt bir şey bulamadım, ancak ikinci bir bakış atmanın zamanı gelmiş olabilir.
Ian Reynolds

1
Ultrasonik frekanslarda (bu sivrisinek kovucuyu hangi frekansta çalıştırmayı planlıyorsunuz?) Transformatörler, neyse ki, 50 / 60Hz ac şebeke frekansında kullanabileceğiniz her şeyden çok daha küçük hale gelirler. Henüz dikkate almamış olabileceğiniz başka bir seçenek: Ortaya vurulmuş bir indüktör ile bir kova yükseltme topolojisi dönüştürücü oluşturabilirsiniz. Endüktörün bir ucunun + 70V rayınızı beslemesini, diğer ucunun -70V rayınızı beslemesini ve orta musluğun giriş sinyalinizi eşleştirebileceğiniz bir "sinyal topraklaması" (güç kaynağı GND'sine BAĞLAMAYIN) için.
Robherc KV5ROB

@IanReynolds: sonuçta, anahtarlama dönüştürücünüzün tam olarak ne yaptığı ve benzer bir frekansta. Yani her iki şekilde de kabaca benzer bir indüktöre ihtiyacınız var ...
Brian Drummond

@ RobhercKV5ROB, cıvıltılar ve tıklamalar gibi geniş bant sinyallerini yaklaşık 30-80kHz aralığında verecek şekilde tasarlanmıştır. Hazır transformatörlerin nasıl satın alınacağından emin değilim, özellikle yüzeye monte edilecek şekilde tasarlanmış gerçekten küçük olanları. Mı bu başlamak için iyi bir yer var mı? Frekans aralıkları doğru görünüyor ve ihtiyaçlarıma uygun bir empedans oranı seçebiliyorum.
Ian Reynolds

Yanıtlar:


8

Yorumlarda önerildiği gibi op amp çıkışını artırmak için herhangi bir ses çıkış transformatörü denemeye karşı şiddetle tavsiye ediyorum. Beni yanlış anlamayın, mükemmel geçerli ve sık kullanılan bir tekniktir. Gerçekte, bu sadece bir tür empedans eşleştirme ve empedans eşleştirme transformatörleri bunun için harika çalışıyor ve düşük empedanslı amplifikatörlerin çıkış dalga formunu etkili bir şekilde artırarak çok daha yüksek empedanslı ses bobinlerini sürmesine izin verin.

Sorun şu ki hiçbiri uygulamanızda hiç çalışmıyor, çünkü bir ses bobini kullanmıyorsunuz, bir piezoelektrik ultrasonik dönüştürücü kullanıyorsunuz.

Bu, bilmeniz gereken oldukça önemli bir ayrımdır, çünkü geleneksel konuşmacıları çalıştırmak için çalışan normal tekniklerin çoğu durumunuz için geçerli değildir. Ses bobinleri akım akışı tarafından saptırılır ve empedansları dirençli ve doğada endüktiftir. Ultrasonik dönüştürücünüz bunlardan hiçbiri değil. Empedansı tamamen kapasitifve DC'ye açık devre. Akım değil, plakaları arasındaki şarj farkı ile harekete geçirilir. Çok etkili bir şekilde, doğrudan voltaj tarafından saptırılır. Aslında polariteye ihtiyacınız var ve bunu bir transformatör aracılığıyla bağlamak, bunu kaybetmenize neden olacak, bu nedenle transformatörün çıkışındaki polariteyi geri yüklemek için senkronize bir düzeltme aşaması kullanmanız gerekecek. Bu, hoparlörleri sürmek bir sorun değildir, ancak bu tür bir yük ile önemlidir. Doğrudan plaka şarjını dışarı veya içine çekerek sürmeniz gerekir ve bunu yapmanın yolu, başından itibaren yapmayı planladığınız yoldur.

Orada birkaç seçenek var:

  1. Geniş besleme raylarına sahip yüksek voltajlı bir op amp kullanabilirsiniz, VEYA
  2. Yüksek voltajlı raylara bağlı düşük çekmeli op-basmalı çıkış kademesini kontrol edin.

Bence 1, özellikle birlikte çalışacağınız sinyallerin doğası göz önüne alındığında, en iyi performansın yanı sıra daha basit ve daha kolay olacak. Cipsler, tıklamalar, diğer çeşitli şeylerin yükseltilmesi ve en azından bozulma ile (en azından varsayıyorum) gerekir. Seçenek 2, yalnızca performansa ihtiyacınız olduğunda sadece düşük voltajlı bir op amp'den bulabileceğinizdir, ancak uygulamanız için özel olarak tasarlanmış bir op amp (diğerlerinin yanı sıra) olduğundan ve gerçekten sadece 80kHz üst kısımlardan bahsediyoruz, Seçenek 2'yi denemek için bir neden göremiyorum. Seçenek 1'i öneriyorum. LTC6090, tam olarak kullanmanız gereken şey için çok iyi çalışıyor. Termal ped alanına kadar her şey hesaba katılır.

Rayları elde etmeye gelince, LTC6090 için veri sayfası aslında tamamen ± 65V veya ± 70V raylar üretmeye adanmış birkaç şema içerir. Onları kullanabilirsiniz ya da kullanamazsınız, ancak topoloji işin konusudur. Bence, bir geri dönüş dönüştürücü kesinlikle en iyi bahis. 5V ila 70V, bir boost dönüştürücü için gerçekten çok yüksek bir oran. 135V daha da zorluyor - LTC8331 harika bir parçadır ve muhtemelen 5V'den 135V yapabilir, ancak verimli veya güzel olmayacaktır. Ve kılavuzlanmış indüktörlerin sanal zemini oluşturmak için mevcut olanların hepsi olduğunu düşünmüyorum. İki çıkış sargısına sahip bir geri dönüş dönüştürücüsünü kullanmak daha basit, daha ucuz ve çok daha pratik olacaktır.

Geri dönüş dönüştürücülerden korkmayın - sadece kova yükseltme dönüştürücülerini tersine çeviriyorlar. Ben çocuk değilim. Devrelere bakın. Aynı devre, aynı dönüştürücü, aynı şey. Tek fark, geri dönüşün indüktörü için aynı çekirdek üzerinde iki veya daha fazla sargıya sahip olmasıdır. Ve diyot, istediğiniz polariteye bağlı olarak şu ya da bu şekilde olabilir. Dürüst olmak gerekirse, LTC6090'ın veri sayfasında önerildiği gibi LTC3411'i kullanmanızı tavsiye ederim. Yine de daha fazla akım isteyebilirsiniz, bu LTC3412 bunun içindir - bu sadece iki kat daha fazla akım kapasitesine sahip bir LTC3411'dir. Ne yazık ki, Würth transformer Linear'ın veri sayfalarında önerdiği muhtemelen biraz pahalı (tek miktarlarda 6 $) ile gitmelisiniz. Geri dönüş transformatörlerinin gerçekten uygun bir transformatöre ve sadece bir bağlı indüktöre ihtiyacı yoktur, ancak 3 sargılı birkaç bağlı indüktör vardır ve bunlardan herhangi birinin 100 + V için derecelendirildiğinden şüpheliyim (biraz tavan boşluğu istiyorsanız). Würth transformatörü küçük, yüzeye montajlıdır ve her ikincil sargı üzerinde 150V'yi güvenle kullanabilir. Würth ile yanlış gidemezsiniz, ama onlar size ayrıcalık için ödeme yaparlar.

BOM'u muhtemelen aşağıda tutmak istediğinizi biliyorum, ancak bana güvenin, kurtarılan zamana ve LTC3411 / 2 gibi bir dönüştürücüden bir uygulama şemasını bir tür 'kopyalayıp yapıştırmak' için baş ağrısı ve komplikasyon eksikliğine değecektir. Lineer anahtarlama parçaları da kullanımı en iyi ve en kolay olanıdır (ve aynı zamanda en pahalısıdır) ve genellikle doğrusal bir parça ile başlamanızı öneririm. Anahtarlama dönüştürücülerde daha deneyimli ve rahat olduğunuzda, TI çok iyi ve çok daha ucuzdur, ancak çoğu zaman kullanımı o kadar kolay olmayacaktır.

Bu ultrasonik cıvıltılar ve hoots hakkında endişeleniyor olmalısınız ve ne değil, bence bu, güç kaynağıyla uğraşmak zorunda kalmamak için biraz daha fazla ödeme yapmanın mantıklı olduğu durumlardan biri, ' aslında yapıyoruz. Yapabiliyorsanız, sadece Würth transformatörünü alın, LTC3412 veri sayfasının 22. sayfasındaki şemayı izleyin veya 10. sayfadaki bir transformatör tablosu ve bunların potansiyel çıkışları var. Devre 5V girişi ile iyi çalışır, ancak çıkış gücü azalır, EVLO ayırıcısını yalnızca 5V için ayarlamanız gerekir (veya doğrudan VIN'e bağlamanız gerekir).


Bu mükemmel bir cevap ve bunu yazmak için zaman ayırdığınız için size teşekkür edemem - Yükü hiç kapasitif olarak düşünmüyorum (üretici, azalan empedans hakkında şifreli bir ipucu bile vermiş olsa bile) sıklık, yikes!) bu yüzden beni çok fazla baş ağrısından kurtardın. Muhtemelen 6090 veri sayfasındaki şema ile gideceğim. 6 $ 'lık bir transformatör satın almak tam olarak bankayı kırmayacak çünkü şu an için bunlardan birini inşa etmemiz gerekiyor :) Tekrar teşekkürler!
Ian Reynolds

2
@IanReynolds - Her zaman en az 2 prototip yapın! Bu şekilde, ilkini attığınızda, ikincisi ile çalışabilirsiniz. Ben orada oldum.
Connor Wolf
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.