关于OPA功率放大器发热问题

只看该作者 · 2010-5-31 17:46

本帖最后由 tongshaoqiang 于 2010-6-1 07:29 编辑

如上图，是我用OPA541做的功率放大器的电路，输出阻抗参数里说的是8欧姆。我设定的电路的放大倍数为2倍，限流电阻取0.5ohm，计算限流值1.59a。
升压变压器初级电感2mh，初次级匝数比1：2.
问题：
1、感觉功放输出接到变压器的初级，就像短路。试着接了一下，确实发热比不接厉害！
2、想把变压器的初级感量按照360khz下，达到8欧姆计算，但是圈数很少，不放心。

请教各位大侠，是不是我的电路本身有问题。问题在哪，可能我的设计思路本身就有问题！

1万 · 2010-5-31 18:01

当然会发热,opa541是线性放大器.
供电是24V,负载是2殴*1.6A=3.2V,有20V的压降落在opa上.

只看该作者 · 2010-5-31 19:30

学习了

只看该作者 · 2010-5-31 21:40

本帖最后由 tongshaoqiang 于 2010-6-1 07:32 编辑

当然会发热,opa541是线性放大器.
供电是24V,负载是2殴*1.6A=3.2V,有20V的压降落在opa上.
zjp8683463 发表于 2010-5-31 18:01

信号输入幅度10v，能被放大2倍，输出电压幅度能到20v，我不明白跟供电电源有什么关系，负载2欧是怎么算出来的？我算的4k
但确实发热厉害，加负载后。
请教一下，我该如何改进？
拜谢！

只看该作者 · 2010-6-1 10:34

maychang老师来看看吧。

3万 · 2010-6-1 19:45

没法改进。
这样的放大器，硬要它工作到300多kHz，它当然不高兴了。

不知道为什么变压器初次级匝数比1：2。有中心抽头的变压器应该说明是初级对整个次级还是对半个次级。

只看该作者 · 2010-6-1 22:20

没法改进。
这样的放大器，硬要它工作到300多kHz，它当然不高兴了。

不知道为什么变压器初次级匝数比1：2。有中心抽头的变压器应该说明是初级对整个次级还是对半个次级。 ...
maychang 发表于 2010-6-1 19:45

maychang老师说的没错！
在360khz下，功放输出幅度到了20v时候输出已经失真了，降低频率或者降低输入信号幅度会使失真程度降低。

使变压器的初次级匝数比为1：2，当初是这么计划的：输入信号幅度10v功放放大2倍，加到初级线圈，经升压后在次级得到约40v的电压，经抽头接地，两端得到反相的正弦波形。但实际没有成功。
1：2的匝数比，是初级对整个次级来说。以后注意了，呵呵。

2万 · 2010-6-2 01:33

1、既然是“按照360khz下”计算，为什么不加隔直电容？
2、DataSheet第一页上那么大的“ AUDIO AMPLIFIER”都注意不到？
3、DataSheet到处都写着负载典型值8欧，你却非要用到2欧？
4、24V电源，输出到20v当然会失真，而频率高了的话又受压摆率限制，毕竟这是音频器件。

2万 · 2010-6-2 01:42

最后，功率器件发热是正常的，必须保证有足够大的散热器。

顺便提醒下：
请仔细看第4页的开环增益-频率曲线，看看音频时和360kHz时增益相差多大

只看该作者 · 2010-6-2 08:22

10# xwj
xwj前辈，很享受您的教导！
1、您说的隔直电容加在哪？是输出信号端（op541的正相输入端）还是功放输出端到变压器的初级间？
我觉得这个很重要，可能就是影响一接负载变压器的初级，功放骤然发热的原因！
2、音频放大只是opa541的一个应用吧
3、我是出于这么理解的，我计算变压器初级的阻抗为2欧，没到8欧的原因，我是想变压器的次级肯定要反映到初级侧的，初级阻抗加次级侧的反映阻抗能到8欧，虽然次级侧的阻抗我确定不了。
4、看了第四页的增益与频率的关系。我是这么理解的：在360khz时，增益为10db，而我设的功放的放大倍数为2倍，在此频率下觉得没有超过功放的增益。

不当之处请xwj老师骂就好了。

3万 · 2010-6-2 08:38

作为一个放大器，输出端无需串电容，但同相输入端对地肯定要接个电阻的。为了防止输入端误接直流信号，最好串个隔直电容。

只看该作者 · 2010-6-2 08:49

还有个问题没有弄明白：
对于集成功放，他的输出阻抗都是确定值吗？如果能够调整的话，怎么设定改变？

3万 · 2010-6-2 13:50

11楼：
“虽然次级侧的阻抗我确定不了”
最要命的一句话。
负载不能确定，放大器(包括输出变压器在内)很难确定。

1、OPA541如xwj所言，是为音频放大设计的，能否用到350kHz这么高的频率，很难说，至少波形失真是肯定的。这类芯片型号相当多，但我在你以前那个帖里不敢推荐，就是因为不确定是否能工作到这么高频率。
2、你的负载倒底是什么，你不能确定，别人更不能确定，这个放大器(包括变压器)就难以确定。现在，变压器的匝数比就无法确定，放大器的输出功率倒底需要多大，也无法确定。
3、可以确定的是，负载并非纯电阻。那么放大器输出端到电源正负端的两支二极管不可省掉。看看该芯片的datasheet，图2中是有这么两支二极管的。
4、放大器发热是必然现像，问题是发多少热。

只看该作者 · 2010-6-2 14:25

14# maychang

关于负载是什么，这的确很关键的因素，如果可以确定的话也就能判断加不加功放就能实现目标。（老板一直强调见过别人仅仅用两个磁环就能解决，从信号源到负载间的连接并达到要求）
那大家哪位帮我计算我的负载到底有多大。
负载是一双线并绕的空心变压器（线A、线B）,绕组A、B的电感量173uh；线A、线B的另一端分别连着极板，测量电容为0.2pf。整体测量AB端的电容有20nf。
频率360khz下，求其阻抗。

只看该作者 · 2010-6-2 14:32

我不能确定我的负载到底有多大，但论坛内的前辈们帮忙看看吧。如果还需要什么参数我可以测量补充！
如果这负载确定了，我也可以肯定的告诉老板，不加功放是不行的啊！

通过我前期的实验，在360khz时候，信号源（泰克 afg3022b，输出阻抗50欧）的最大输出电压20vpp能够加到负载上。现在我想如果我的信号源的最大输出电压幅度达到40vpp的话，就能实现负载两端得到反相的20vpp正弦电压。这么计算的话，信号源的输出功率才1w多，所以到底加不加功放，我也比较迷惑。
哎，还是水平太浅，老板对我也没耐心啦。

3万 · 2010-6-2 15:40

“线A、线B的另一端分别连着极板，测量电容为0.2pf”
“极板”是什么东西？

“我不能确定我的负载到底有多大……如果还需要什么参数我可以测量补充”
负载是可以测量出来的！
既然你可以“测量补充”，测测就是了。

只看该作者 · 2010-6-2 16:05

本帖最后由 lhqlhq2 于 2010-6-2 16:34 编辑

这种大功率的线性放大器，一般最高工作频率也就在100K左右吧？360K还能干活吗？
磁芯变压器初级感抗360K下8欧，那在低频段该是多大？直流电阻多大？

只看该作者 · 2010-6-2 16:28

17# maychang
maychang老师：
1、线A、线B的另一段分别接到两极板上（照片中我用一电容模拟）
极板是离子阱的两对称电极。两电极间的电容我测量的约0.2pf

2、我想表达的意思是：如果大家要计算负载的大小，还缺什么参数的话，我再去测量补充。比如，如果计算负载大小需要线A、线B两电感的互感，我可以测量补充上来。
我不知道负载是可以测量出来的，如果能测的话该怎么测？不会用万用表连到AB端直接测量吧。

再次感谢maychang老师，也希望遇到跟我类似问题的新手同行，看到我的帖子有所帮助。

3万 · 2010-6-2 17:53

19楼：
万用表只能测量电阻。
负载应该理解为广义的复阻抗，你的负载既然工作于定频，只要测量该复阻抗的实部和虚部即可。

照你的说法，“极板”是个相当小的电容，仅0.2pF。那么“整体测量AB端的电容有20nF”，这20nF应该是双绞线的电容了。看图中双绞线长度，不大像有这么大电容的样子。
如果真是这样，那么把负载看成20nF电容，可能相差不远。

只看该作者 · 2010-6-2 20:29

那么大的分布电容，确实有！用lcr电桥测量到的。多股利兹线绞合密度是比较大的。
负载是复阻抗用变压器匹配不好做吧？跟纯阻性一样换算吗？

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