高电流脉冲源需求

作者：Xavier Ramus    德州仪器

在过去 15 年间我用了大量时间在实验室里进行器件评估，得出了新的测量方法及方案。一种我没有遇到过的情况就是，有一种能够帮助我生成电流脉冲的电源。

本文并没有特别明显的不同之处，我将继续介绍另一款跨导放大器 — 电流模式放大器，并将介绍将其用于开发高输出电流的电流脉冲源。

对于本次实验，我将使用鲜为人知的 OPA615 放大器。如果查看产品说明书，您就会发现这款放大器最初是作为模拟视频功能的 DC 恢复功能开发的，几年前被集成到更低功耗的更小外形封装中。OPA615 器件的优势在于它具有两个跨导放大器和一个集成开关。这三个元件的结合能够使器件具备极高的灵活性，实现纳秒脉冲积分器以及采样保持功能。开关速度很快，控制延迟时间为 2.5ns。查看图 1 中的 OPA615 方框图。

图 1：OPA615 方框图

如图 1 所示，第一个跨导放大器其实是一个比较器，实际上是紧挨一个开关的差分对输入。注意：该比较器输出是一个电流源。比较器与开关组成采样比较器 (SC)，这正是其优势所在。运算跨导放大器 (OTA) 模块在这里可以忽略。

这里的几个重要参数是 SC 模块的 350MHz 带宽及 ±20mA 输出电流容量以及开关的 2.5ns 控制传输延迟时间。为了增大输出电流，我们将依次使用两个电流镜来提供所需的电流放大功能。一个电流镜采用 NPN 晶体管，另一个则采用 PNP 晶体管，如图 2 所示。

图 2：脉冲电流源方框图

尽管 SC 的输出是双极性，但我们开发的是单极性输出，可快速评估该电源的可行性和性能。

我们将晶体管阵列用于电流镜实施，最初是想获得 200mA 以上的电流，但是由于封装的散热限制，只能在每个电流镜中加入三个四晶体管阵列，总共 12 个晶体管。因此，电流镜比例是 1:11。在每个晶体管中保持相同的电流密度，避免局部过热，敬请参见图 3。

图 3：NPN 电流镜的实施

下列图 4 给出了针对 1.8A 500ns 电流脉冲和 200mA 5ms 电流脉冲的脉冲响应。

图 4：1.8A 500ns 电流脉冲（上），200mA 5ms 电流脉冲（下）

为避免负载引起的电流源电压合规性限制问题，我们选择用晶体管来处理 60V 电压，并从 ±5V 电源单独调整电源。在上图中，+20V 用于电流源，而 ±5V 则用于 OPA615 的电源。

该文章转自德州仪器在线技术支持社区，原文请点击：

http://www.deyisupport.com/blog/b/signalchain/archive/2013/10/11/51523.aspx

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