고전류증폭기

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고전류 증폭기

 

 

고전류 증폭기 - 소개

 

고전류 증폭기는 실험실에서 사용할 수 있는 매우 유용한 기기입니다. 함수 발생기 또는 임의 파형 발생기의 전류 구동 기능을 높이는 데 매우 편리합니다. 많은실험실 응용 분야에서는 고부하 부하를 구동하기 위해 고전류 앰프가 필요합니다. 고전류 증폭기의응용 분야에는 무거운 저항 부하 구동, 자기 코일 구동, 전기 화학 반응기, 압전 변환기 및 기타 여러 응용 분야가 포함됩니다.

 

기존의 함수 발생기 또는 신호 발생기는 50옴의 출력 임피던스를 가지며 50옴 부하를 구동하는 데 최적화되어 있습니다. 부하 임피던스가 50옴보다 낮거나 더 높은 전류가 필요한 경우 전류 증폭기가 필요합니다. TS200 및 TS250 고전류 증폭기는 함수 발생기를 위한 훌륭한 동반 계측기입니다. 이 애플리케이션 노트에서는 TS200을 예로 사용합니다.

그림 1. 단순화 된 다이어그램은 함수 발생기에서 고부하로 전류를 전달하는 신호를 증폭하는 방법을 보여줍니다.

함수 생성기가 충분히 강하지 않습니다 – 문제

 

함수 발생기는 일반적으로 실험실에서 찾을 수 있습니다. 그들은 모든 종류의 테스트와 실험에 사용되고 있습니다. 기존의 함수 발생기 또는 신호 발생기는 50옴의 출력 임피던스를 가지며 50옴 부하를 구동하도록 최적화되어 있습니다. 출력은 5V에서 50옴 또는 최대 100mA로 제한됩니다. 고전류 응용 제품의 경우 구동 기능을 증폭하기 위해 고전류 증폭기가 필요합니다.

 

그림 2와 3은 함수 발생기가 어떻게 무거운 부하를 구동할 수 없는지보여줍니다. 발전기의 출력 임피던스는 50옴입니다. 높은 소스 저항은 출력 전압을 감쇠시키고 출력 전류를 제한합니다. 예를 들어, 그림 2의 50옴 소스 임피던스 및 5옴 부하는 전압을 11배 감쇠하는 전압 분배기를 형성합니다.

그림 2. 함수 발생기는 낮은 저항 부하를 구동하는 50옴 소스 임피던스로 0-5V 구형파를 출력합니다(왼쪽). 출력 전압이 감쇠됩니다(오른쪽).

그림 4는 TS200/TS250 고전류 증폭기가 소스 임피던스가 0에 가깝기 때문에 위에서 언급한 고부하를 무시할 수 있는 감쇠로 구동할 수 있는 방법을 보여줍니다. TS200/TS250 전류 증폭기는 수십 밀리옴 정도의 매우 낮은 출력 임피던스를 제공하므로 감쇠 없이 무거운 부하를 구동할 수 있습니다. 출력 진폭은 정격 주파수까지 일정하게 유지됩니다. 그림 5는 5옴 저항(왼쪽) 또는 1uF 커패시터(오른쪽)를 구동할 때 5V 구형파를 유지하는 TS200 출력 파형을 보여줍니다. 그림 6은 TS200-0A 고전류 변조 전원 공급 장치가 10A 피크 대 피크 또는 5A 0 대 피크로 1옴 저항 부하를 구동하는 것을 보여줍니다.

고출력 전류 증폭기 – 솔루션

그림 3. 함수 발생기는 50옴 소스 임피던스로 0-5V 구형파를 출력합니다. 위: 함수 발생기가 용량성 부하를 구동하고 있다. 출력 파형이 왜곡됩니다. 아래: 함수 발생기가 유도 부하를 구동하고 있습니다. 출력 파형이 왜곡됩니다.

부하가 정전 용량일 때(그림 3 상단) 신호 발생기의 소스 임피던스와 부하 정전 용량이 저역 통과 RC 필터를 형성했습니다. 이 RC 필터는 파형을 왜곡하고 최대 작동 주파수를 제한합니다. 함수 발생기 또는 임의 파형 발생기가 무거운 용량 성 부하를 구동하는 것은 실용적이지 않습니다. 마찬가지로 릴레이 또는 자기 코일과 같은 유도 부하의 경우에도 그림 3(하단)과 같이 파형이 왜곡됩니다.

그림 4. TS200/TS250 고출력 전류 증폭기는 전압 감쇠 없이 고부하를 구동합니다.

그림 5. TS200 고전류 전력 증폭기는 5옴(왼쪽) 또는 1uF 커패시터(오른쪽)를 구동하고 있습니다. 출력 파형은 왜곡이나 감쇠 없이 5V 정사각형을 유지했습니다.

그림 6. 왼쪽: TS200이 4.7mH 인덕터를 구동하고 있다. 출력 파형은 왜곡이나 감쇠 없이 5V 정사각형을 유지합니다. 오른쪽: TS200 증폭기는 1옴 저항기를 구동하여 10A 피크 투 피크를 달성합니다.

전류 이득 증폭기

전류 이득 증폭기는 전류를 증폭하지만 전압은 증폭하지 않습니다. 많은 전압 신호 및 소스에는 무거운 (고전류) 부하를 구동하는 전류 기능이 없습니다. 이러한 전압 소스는 소스 임피던스가 높기 때문에 부하가 발생할 때 큰 전압 강하가 발생합니다. 예를 들어, 함수 발생기의 출력 임피던스는 50ohm입니다. 일부 다른 전압 신호 소스는 낮은 출력 임피던스를 갖지만 고전류를 출력하도록 설계되지 않았습니다. 낮은 임피던스로로드되면 출력 능동 장치가 작동하지 않습니다. 따라서 이러한 신호에는 전류 증폭기가 필요합니다.

 

TS200 및 TS250은 코일, 압전 및 기타 장치와 같은 낮은 임피던스 부하를 구동하기 위해 높은 AC 전류가 필요한 많은 테스트 응용 제품을 충족합니다. 이 전류 이득 증폭기는 매우 낮은 출력 임피던스(통상 50m옴)를 갖는다. 최대 6A의 전류를 출력할 수 있습니다. 출력 전류 기능에 대해서는 TS200 및 TS250 데이터시트를 참조하십시오. 입력은 하이 임피던스 또는 50옴 종단 중에서 선택할 수 있습니다. TS250은 스위치 선택 가능 이득 설정이 특징입니다. 전압 증폭 없이 전류를 증폭하려면 0dB 설정을 사용하십시오. 전류와 전압을 모두 증폭하는 20dB 설정을 사용할 수도 있습니다. TS200은 0dB 또는 20dB의 고정 전압 이득입니다.

더 높은 출력 전류

TS250/TS200 산출 현재는 전압 범위에 달려 있는 1.4A에서 6A의 범위에 있습니다. 출력 전류 범위에 대한 데이터 시트 사양을 참조하십시오. 일부 테스트 응용 분야에서는 더 높은 전류가 필요합니다. 2개 또는 3개의 TS250 전류 증폭기가 그림 8과 같이 병렬로 작동할 수 있습니다. 출력 전류는 병렬로 연결된 TS250 수에 비례하여 두 배 또는 세 배입니다. 각 전류 앰프에 직렬 저항을 사용하여 서로 분리합니다. 일반적인 직렬 저항 저항은 0.3Ω - 1.0Ω입니다. 더 높은 전압 모델의 경우 더 높은 저항을 사용하십시오(예: +/-40V 모델의 경우 1옴). 절연 저항기의 정격 전력 손실을 처리할 수 있는지 확인하십시오.

그림 8. 병렬로 연결된 두 개의 TS250 전류 증폭기는 전류를 2배 증가시킵니다.

고전류 증폭기 적용 사례

 

• 중계
• 솔레노이드
• 마그네틱 코일
• 헬름홀츠 코일
• 고출력 발열
• 전기 화학 반응기
• 피에조 요소
• 모터/액추에이터
• 회로 특성화
• 과학 및 산업 테스트
• 자동차 과도 상태 테스트

 

표 1. 고전류 신호 증폭기 선택 가이드

모델	전압 범위	직류 전류	최대 피크 전류
TS200-0A / B	-10V에서 + 10V	0 – 4.0A	0 – 5.0A
TS200-1B	-20V에서 + 20V	0 – 2.8A	0 – 3.8A
TS200-4A / B	+ 15V에 대한 0V	0 – 3.5A	0 – 4.5A
TS250-0	-10V에서 + 10V	0 – 5.0A	0 – 6.0A
TS250-1	-20V에서 + 20V	0 – 3.1A	0 – 4.4A
TS250-2	-30V에서 + 30V	0 – 2.1A	0 – 3.0A
TS250-3	-40V 내지 + 40V	0 – 1.7A	0 – 2.5A
TS250-4	-6V 내지 + 15V	0 – 4.0A	0 – 5.0A
TS250-5	-6V에 + 30V	0 – 2.1A	0 – 3.0A
TS250-6	-6V 내지 + 45V	0 – 1.7A	0 – 2.5A
TS250-7	-6V에 + 65V	0 – 2.1A	0 – 2.5A