特征

•寬電源范圍：±10V至±45V

•高轉(zhuǎn)換率：15V/μs

•低輸入偏置電流：10pA

•STANDARD-PINOUT TO-99、DIP、SO-8 PowerPAD和SO-8表面安裝封裝

應用

•測試設備

•高壓調(diào)節(jié)器

•功率放大器

•數(shù)據(jù)采集

•信號調(diào)節(jié)

•音頻

•壓電驅(qū)動器

說明

OPA445是一個單片運算放大器，能夠在高達±45V的電源和15mA的輸出電流下工作。它適用于需要高輸出電壓或大共模電壓波動的各種應用。

OPA445的高轉(zhuǎn)換率提供了寬的功率帶寬響應，這通常是高壓應用所需要的。FET輸入電路允許使用高阻抗反饋網(wǎng)絡，從而最小化其輸出負載效應。激光微調(diào)輸入電路產(chǎn)生低的輸入偏移電壓和漂移。

OPA445提供標準引腳TO-99、DIP-8和SO-8表面安裝封裝以及用于降低結(jié)溫的SO-8 PowerPAD封裝。它完全規(guī)定在−25°C到+85°C之間，在−55°C到+125°C之間工作。SPICE宏模型可用于設計分析。

典型特征

在TA=+25°C和VS=±40V時，除非另有說明。

應用

圖1顯示了OPA445作為基本的非轉(zhuǎn)換放大器連接。OPA445幾乎可以用于任何運算放大器配置。

電源端子應在電源引腳附近用0.1μF或更大的電容器旁路。確保電容器的額定值與所用電源電壓相匹配。

電源

OPA445可在高達±45V或總電壓為90V的電源下工作，具有優(yōu)異的性能。在整個工作電壓范圍內(nèi)，大多數(shù)特性保持不變。典型特性中顯示了隨工作電壓顯著變化的參數(shù)。

有些應用不需要相等的正、負輸出電壓擺幅。電源電壓不需要相等。OPA445在電源之間的電壓僅為20伏，電源之間的電壓最高可達90伏。例如，正電源可以設置為80V，負極電源為−10V，反之亦然。

輸入保護

傳統(tǒng)FET輸入運算放大器的輸入應受到保護，以防在輸入FET柵極到襯底隔離二極管正向偏置時可能流動的破壞性電流。如果輸入電壓超過電源或存在VS=0V的輸入電壓，則會發(fā)生這種情況。通過與輸入串聯(lián)的電阻器可以輕松實現(xiàn)保護。應小心，因為與輸入電容串聯(lián)的電阻可能會影響穩(wěn)定性。許多輸入信號固有電流限制；因此，可能不需要限制電阻器。

偏置電壓微調(diào)

OPA445在針腳1和5上提供偏置電壓微調(diào)連接。如圖2所示，可以通過連接電位計來調(diào)整偏移電壓。此調(diào)整僅用于使運算放大器的偏移為零，而不是調(diào)整系統(tǒng)偏移或信號源產(chǎn)生的偏移。零位系統(tǒng)偏移會降低運算放大器的偏移電壓漂移行為。雖然無法預測漂移的確切變化，但影響通常很小。

電容性負載

OPA445的動態(tài)特性已經(jīng)針對常見的增益、負載和操作條件進行了優(yōu)化。低閉環(huán)增益和電容性負載的結(jié)合會降低相位裕度，并可能導致增益峰值或振蕩。圖3顯示了一個在容性負載下保持相位裕度的電路。電路不會因負載電流而受到電壓降；但是，在高頻下輸入阻抗會降低。參考應用公告SBOA015，可從以下網(wǎng)址下載網(wǎng)站，詳細介紹了分析技術(shù)和應用電路。

增加輸出電流

在15mA輸出電流不足以驅(qū)動所需負載的應用中，可通過并聯(lián)兩個或多個OPA445來增加輸出電流，如圖4所示。放大器A1是主放大器，可以配置在幾乎任何運算放大器電路中。從放大器A2被配置為單位增益緩沖器。或者，可以使用外部輸出晶體管來提高輸出電流。圖5中的電路能夠提供高達1A的輸出電流。

安全操作區(qū)

輸出晶體管上的應力由輸出電流和導電輸出晶體管的輸出電壓VS−VO決定。輸出晶體管消耗的功率等于輸出電流和穿過導電晶體管的電壓的乘積，VS−VO。安全操作區(qū)（SOA曲線，圖6至圖10）說明了電壓和電流的允許范圍。所示曲線表示焊接到印刷電路板（PCB）上的無散熱片的設備。增加印刷電路跡線面積或使用散熱片（TO-99封裝）可顯著降低熱阻（），從而在給定輸出電壓下增加輸出電流（參見圖11、圖12和散熱片部分）。

隨著VS−VO的增加，安全輸出電流減小。輸出短路對SOA來說是一個非常苛刻的情況。對地短路迫使整個電源電壓（V+或V-）穿過導電晶體管，并產(chǎn)生25毫安的典型輸出電流。對于±40V電源，這將產(chǎn)生1W的內(nèi)部損耗。

這超出了最大額定值，不建議使用。如果在該區(qū)域操作不可避免，則需要散熱器。要進一步了解SOA，請參閱應用程序公告SBOA022。

功率損耗

功耗取決于電源、信號和負載條件。對于直流信號，功耗等于輸出電流乘以導電輸出晶體管上的電壓的乘積，PD=IL（VS−VO）。通過使用所需的盡可能低的電源電壓以確保所需的輸出電壓擺幅，可以將功耗降至最低。

對于電阻負載，最大功耗發(fā)生在電源電壓一半的直流輸出電壓。交流信號的損耗更低。應用公告SBOA022解釋了如何計算或測量異常負載或信號的耗散。

OPA445可提供15mA及以上的輸出電流。對于使用±15V電源工作的標準運算放大器來說，這不會造成任何問題。然而，在高電源電壓下，運算放大器的內(nèi)部功耗可能相當大。單電源（或不平衡電源）的操作可以產(chǎn)生更大的功耗，因為在導電輸出晶體管上施加了較大的電壓。功耗大的應用可能需要散熱器。

散熱

OPA445中消耗的功率將導致結(jié)溫升高。為確保可靠運行，接頭溫度最高應限制在125°C（to-99包裝為150°C）。有些應用需要一個散熱器，以確保不會超過最高工作結(jié)溫度。此外，為了提高可靠性，結(jié)溫應盡可能低。結(jié)溫可按下式確定：

封裝熱阻JA受安裝技術(shù)和環(huán)境的影響。空氣流通不良和使用插座會顯著增加熱阻。最佳的熱性能是通過將運算放大器焊接到帶有寬印刷電路痕跡的電路板上，以允許通過運算放大器引線進行更大的傳導。簡單的夾式散熱器（如Thermalloy 2257）可將TO-99金屬封裝的熱阻降低高達50°C/W。SO-8 PowerPAD封裝將提供更低的熱阻，尤其是帶有散熱片的簡單散熱片甚至更低。有關(guān)確定散熱器要求的更多信息，請參閱應用公告SBOA021。

PowerPAD熱增強組件

除了SO-8、DIP-8和to-99軟件包外，OPA445還帶有一個SO-8 PowerPAD。SO-8 PowerPAD是標準尺寸的SO-8封裝，封裝底部裸露的引線框架可以直接焊接到PCB上，從而產(chǎn)生極低的熱阻。這種結(jié)構(gòu)大大增強了OPA445的功耗能力，并消除了傳統(tǒng)上用于熱封裝的笨重散熱器和段塞的使用。這個包可以很容易地安裝使用標準的PCB組裝技術(shù)。注：由于SO-8 PowerPAD的引腳與標準SO-8封裝兼容，因此OPA445可直接替換現(xiàn)有插座中的運算放大器。始終需要將PowerPAD焊接到PCB，即使是低功耗的應用程序也是如此。將設備焊接到PCB上，在引線框架模架墊和PCB之間提供必要的熱連接和機械連接。

PowerPAD封裝的設計使得引線框架模具墊（或熱墊）暴露在IC底部；見圖13。這種設計在模具和封裝外部之間提供了一個極低的熱阻（JC）路徑。IC底部的熱墊可以直接焊接到PCB上，使用PCB作為散熱片。此外，電鍍通孔（過孔）為PCB背面提供了一條低熱阻熱流道。

通用電源板布局指南

OPA445提供熱增強型PowerPAD封裝。這個包裝是用一個下裝引線框架，模具安裝在上面。這種安排導致引線框架暴露在封裝的下面作為熱墊。該熱墊與模具直接熱接觸；因此，通過提供遠離熱墊的良好熱路徑，可獲得優(yōu)異的熱性能。

PowerPAD包允許在一個制造操作中同時進行裝配和熱管理。在表面貼裝焊料操作過程中（引線焊接時），必須將熱焊盤焊接到封裝下方的銅區(qū)域。通過在這個銅區(qū)域內(nèi)使用熱路徑，熱量可以從封裝件傳導到接地層或其他散熱裝置中。始終需要將PowerPAD焊接到PCB，即使是低功耗的應用程序也是如此。請執(zhí)行以下步驟：

1、電源板必須連接到設備上最負的電源電壓V−。

2、準備帶有頂部蝕刻圖案的PCB。導線和熱墊都應進行蝕刻。

3、在隔熱墊區(qū)域放置推薦的孔。圖14顯示了SO-8 DDA組件的熱焊盤尺寸和熱通孔模式。這些孔的直徑應為13密耳。保持它們很小，這樣焊料芯吸通過孔在回流焊期間不是問題。SO-8 PowerPAD封裝的最小建議孔數(shù)為5個。

4、可在熱墊區(qū)域外沿熱平面的任何位置放置額外的通孔。這些通孔有助于消散OPA445集成電路產(chǎn)生的熱量。這些額外的通孔可能比熱墊正下方直徑為13密耳的通孔大。它們可以更大，因為它們不在要焊接的熱墊區(qū)域；因此，芯吸不是問題。

5、將所有孔連接到具有正確電壓電勢（V-）的內(nèi)部電源平面。

6、將這些孔連接到平面時，不要使用典型的腹板或輪輻連接方法。網(wǎng)絡連接有一個高熱阻連接，這有助于減緩焊接操作中的熱傳遞，使具有平面連接的通孔的焊接更容易。然而，在這種應用中，為了實現(xiàn)最有效的熱傳遞，需要低熱阻。因此，OPA445 PowerPAD封裝下的孔應與內(nèi)部平面進行連接，并在整個電鍍通孔周圍進行完整連接。

7、頂部焊接面罩應使封裝的端子和熱焊盤區(qū)域暴露。底部的焊接面罩應覆蓋熱焊盤區(qū)域的孔。這種掩蔽可以防止焊料在回流焊過程中被拉離熱焊盤區(qū)域。

8、將錫膏涂在外露的熱墊區(qū)域和所有IC端子上。

9、有了這些準備步驟，PowerPAD IC就可以簡單地放置到位，并像任何標準的surfacemount組件一樣完成焊料回流焊操作。此準備工作可使零件正確安裝。

有關(guān)PowerPAD軟件包的詳細信息，包括熱建模注意事項和維修程序，請參閱技術(shù)簡介SLMA002 PowerPAD熱增強包。

典型應用

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