[發明專利]一種高壓大功率集成運算放大器

在審

• 申請號: 201810424780.0
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108377137A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 馬奎;楊發順;時晨杰;施建磊;王勇勇;楊勛勇
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

1.一種高壓大功率集成運算放大器，它包括：

輸入級電路：用結型場效應管做差分輸入對管，采用共源-共柵結構，用雙極型晶體管作有源負載，對輸入信號進行預處理，抑制共模信號，放大差模信號，將信號傳輸到中間級電路；與中間級電路連接；

中間級電路：對輸入級電路的輸出信號進行放大，并傳輸到輸出級電路，與輸出級電路連接；

輸出級電路：采用NPN+NPN復合達林頓管結構實現電流輸出，與負載連接；

偏置電路：為輸入級電路、中間級電路、輸出級電路和保護電路提供靜態電流；與輸入級電路、中間級電路、輸出級電路和保護電路連接。

2.根據權利要求1所述的一種高壓大功率集成運算放大器，其特征在于：所述保護電路為過流過熱保護電路，過流保護電路通過采樣輸出電流，達到預警電流時導通，對輸出級電路和中間級電路的晶體管進行分流，防止輸出級電路晶體管因過流而燒毀；過熱保護電路采用熱敏管對溫度進行檢測，達到預警溫度時過熱保護電路開始工作，關斷大電流支路，防止芯片被燒毀；保護電路與輸出級電路和偏置電路連接。

3.根據權利要求1所述的一種高壓大功率集成運算放大器，其特征在于：輸入級電路包括P型結型場效應管J1-J4，雙極型晶體管T4-T8和電阻R1-R5；場效應管J1，J2源極分別接電阻R1和R2，J1和J2漏極與J3，J4源極相連接；J3漏極與雙極型晶體管T6基極、T7集電極相連接，J4漏極連接晶體管T8集電極和中間級輸入端；晶體管T4基極連接電阻R1，R2公共端，發射極連接電阻R3并連接到場效應管J3、J4柵極；晶體管T7、T8發射極連接相同阻值的電阻R4和R5。

4.根據權利要求1所述的一種高壓大功率集成運算放大器，其特征在于：中間級電路包括晶體管T18，T19，電阻R11，R13，R14；晶體管T18發射極連接晶體管T17集電極和晶體管T19基極，T18集電極連接電源，晶體管T19集電極連接電阻R13、晶體管T24發射極和輸出級輸出端，T19發射極連接晶體管T10集電極和輸出級下端輸入；電容C1連接于晶體管T18基極與T19集電極。

5.根據權利要求1所述的一種高壓大功率集成運算放大器，其特征在于：輸出級電路包括晶體管T29-T32，電阻R15-R18；電阻R15，R16分別接于晶體管T29和T30的基極與發射極，電阻RCL接到晶體管T29和T30發射極，電阻R17和R18分別接于晶體管T31和T32基極與發射極。

6.根據權利要求1所述的一種高壓大功率集成運算放大器，其特征在于：偏置電路包括晶體管T15、T16和T20，電阻R9和R10；晶體管T20、T21和T22基極相連，發射極分別連接電阻R10、R11和R12；晶體管T20基極和集電極連接到電阻R9，晶體管T15連接于T16基極和集電極；T9、T10、T11、T14和T16基極相連，晶體管T9發射極連接電阻R6，T11發射極連接電阻R7，T14發射極連接電阻R8；晶體管T2集電極與T3基極和T14集電極相連；晶體管T2和T1基極相連，發射極分別連接電阻R22和R23；晶體管T1基極與集電極相連，同時連接著T3發射極，T3集電極連接輸入級的電阻R1和R2。

7.根據權利要求2所述的一種高壓大功率集成運算放大器，其特征在于：過流保護電路包括晶體管T33和T34；晶體管T33和T34發射極相連，基極連接到輸出端采樣電阻RCL，集電極分別連接于T29基極，T12基極和T13基極；晶體管T25發射極連接電阻R19到T26基極和電阻R20，T26發射極連接晶體管T27和T28基極以及電阻R21；電阻RCL作為過流采樣電阻，當輸出電流大于預警電流時，晶體管T33和T34導通，分別從上下兩端的輸出級基極分流，使輸出電流下降；同時T33和T34的導通使T12和作為二極管連接的晶體管T13導通，從中間級的基極分流。

8.根據權利要求2所述的一種高壓大功率集成運算放大器，其特征在于：過熱保護電路包括晶體管T25-T28、電阻R19-R21和穩壓管D1，晶體管T27和T28為熱敏晶體管，具有負溫度系數，穩壓管D1具有正溫度系數；正常情況下調節電阻R20和R21使晶體管T27和T28處于截止狀態；當工作電流升高導致溫度達到預警值，D1兩端壓降變高，負溫度系數的晶體管導通電壓Vbe降低，使晶體管T27和T28導通，對輸出級的基極電流進行分流，從而防止芯片的溫度繼續升高而損壞。