Teho-operaatiovahvistimien nykytilakartoitus
Sorsa, Petri (2018)
Kandidaatintyö
2018
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018042719229
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2018042719229
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on kartoittaa markkinoilla tällä hetkellä olevien, suuriin nopeuksiin kykenevien, teho-operaatiovahvistimien ominaisuuksia. Työssä pyritään erityisesti etsimään sopivia teho-operaatiovahvistimia tehonsiirtoverkkoon kytkettävään tehoelektroniikan häiriöitä suodattavaan aktiiviseen suodattimeen.
Työ suoritetaan kirjallisuus- ja tuotelistaustutkimuksena. Ensin määritellään kirjallisuuden avulla tehoelektroniikan aktiivisen häiriösuodattimen teho-operaatiovahvistimelta vaatimat raja-arvot, jonka jälkeen puolijohdevalmistajien tuotelistauksista etsitään raja-arvot ylittävät yleiskäyttöiset komponentit. Sopivista komponenteista listataan suodatinsovelluksen kannalta keskeisimmät suoritusarvot ja tehdään yleiskatsaus komponenttien käyttöominaisuuksin, kuten syöttöjännitevaatimuksiin, lämpotilakestoisuuksiin ja kotelointeihin.
Aktiivisen suodatinsovelluksen kannalta tärkeimmiksi teho-operaatiovahvistimen suoritusarvoiksi todettiin kaistanleveys, tehontuottokyky ja siten virran- sekä jännitteentuottokyky ja operaatiovahvistimen nopeutta kuvaava slew rate. Näiden suureiden avulla suoritettiin komponenttien valikointi ja sopivat komponentit taulukoitiin.
Määritelmiin sopivia yleiskäyttöisiä teho-operaatiovahvistimia löytyi 27 kpl. Numeeriset raja-arvot täyttäviä komponentteja löytyi reilusti enemmänkin, mutta suurin osa niistä oli erityisiin käyttötarkoituksiin suunniteltuja. Kaiken kaikkiaan markkinoilla on tällä hetkellä tarjolla paljon erilaisia teho-operaatiovahvistimia. Parhaimmillaan ne kykenevät satojen ja jopa tuhansien megahertsien kaistanleveyteen, yli ampeerin antovirtoihin ja noin sadan voltin antojännitteisiin. The aim of this bachelor’s thesis is to chart and tabulate characteristics of wideband power operational amplifiers currently on the market. An active filter for filtering disturbances caused by power electronics can be made with power operational amplifier. In particular, the work seeks to find suitable power op amps for the active filter application.
The work is carried out as a literature and product catalog study. First, the most significant op amp performance characteristics and the threshold values required by the active filter application are defined with the literature. Then the general-purpose components exceeding the thresholds are searched from the product lists of the semiconductor manufacturers. After that, the most important characteristics and features of the appropriate components are tabulated and an overview of component features such as supply voltage requirements, maximum operating temperature values and enclosure types, is made.
For the active filter application, the most significant performance characteristics of the power operation amplifier were found to be the gain-bandwidth product, output voltage, output current and the slew rate. By these quantities and their thresholds, component selection was performed, and components were tabulated.
There were 27 general purpose power amplifiers, which exceeded the thresholds. Components exceeding the threshold values were found to be much more, but most of them were designed for special applications. All in all, there are currently many different power operational amplifiers available on the market. At best, they are capable of bandwidths over hundreds or even thousands of megahertz, over one ampere output currents and output voltages of about hundred volts.
Työ suoritetaan kirjallisuus- ja tuotelistaustutkimuksena. Ensin määritellään kirjallisuuden avulla tehoelektroniikan aktiivisen häiriösuodattimen teho-operaatiovahvistimelta vaatimat raja-arvot, jonka jälkeen puolijohdevalmistajien tuotelistauksista etsitään raja-arvot ylittävät yleiskäyttöiset komponentit. Sopivista komponenteista listataan suodatinsovelluksen kannalta keskeisimmät suoritusarvot ja tehdään yleiskatsaus komponenttien käyttöominaisuuksin, kuten syöttöjännitevaatimuksiin, lämpotilakestoisuuksiin ja kotelointeihin.
Aktiivisen suodatinsovelluksen kannalta tärkeimmiksi teho-operaatiovahvistimen suoritusarvoiksi todettiin kaistanleveys, tehontuottokyky ja siten virran- sekä jännitteentuottokyky ja operaatiovahvistimen nopeutta kuvaava slew rate. Näiden suureiden avulla suoritettiin komponenttien valikointi ja sopivat komponentit taulukoitiin.
Määritelmiin sopivia yleiskäyttöisiä teho-operaatiovahvistimia löytyi 27 kpl. Numeeriset raja-arvot täyttäviä komponentteja löytyi reilusti enemmänkin, mutta suurin osa niistä oli erityisiin käyttötarkoituksiin suunniteltuja. Kaiken kaikkiaan markkinoilla on tällä hetkellä tarjolla paljon erilaisia teho-operaatiovahvistimia. Parhaimmillaan ne kykenevät satojen ja jopa tuhansien megahertsien kaistanleveyteen, yli ampeerin antovirtoihin ja noin sadan voltin antojännitteisiin.
The work is carried out as a literature and product catalog study. First, the most significant op amp performance characteristics and the threshold values required by the active filter application are defined with the literature. Then the general-purpose components exceeding the thresholds are searched from the product lists of the semiconductor manufacturers. After that, the most important characteristics and features of the appropriate components are tabulated and an overview of component features such as supply voltage requirements, maximum operating temperature values and enclosure types, is made.
For the active filter application, the most significant performance characteristics of the power operation amplifier were found to be the gain-bandwidth product, output voltage, output current and the slew rate. By these quantities and their thresholds, component selection was performed, and components were tabulated.
There were 27 general purpose power amplifiers, which exceeded the thresholds. Components exceeding the threshold values were found to be much more, but most of them were designed for special applications. All in all, there are currently many different power operational amplifiers available on the market. At best, they are capable of bandwidths over hundreds or even thousands of megahertz, over one ampere output currents and output voltages of about hundred volts.