J'essaie de piloter un "tweeter" à ultrasons pour un projet de recherche portable. Comparé à un haut-parleur normal, le tweeter a une impédance très élevée, supérieure à 4kohm. En conséquence, il nécessite une très haute tension pour produire une puissance appréciable, mais la consommation de courant RMS est de quelques mA au maximum par tweeter. J'utilise l'ampli op LTC6090, qui accepte jusqu'à +/- 70V sur les rails et fonctionne très bien avec les fréquences qui m'intéressent.
Jusqu'à présent, j'utilisais une combinaison janky d'un régulateur de tension 12V standard et d'un doubleur de tension LT1054 pour produire +/- 22V sur les rails, mais j'aimerais faire mieux si possible. Il semble y avoir un monde d'options, mais voici quelques-unes que je considère:
Utilisez le LT8331 pour produire une tension autour de 135 V à l'aide de la note d'application à la page 22 de sa fiche technique, puis utilisez quelque chose comme ce convertisseur CC unipolaire en bipolaire avec quelques BJT robustes pour le transformer en +/- 65 V. Ou je pourrais simplement mettre 0 / 135V sur les rails et polariser le signal 5V en utilisant un diviseur de tension?
Utilisez le régulateur flyback LM2587 dans une configuration similaire à celle illustrée pour produire +/- 70V. Celui-ci semble viable, car la tension de sortie maximale annoncée est de 60 V, mais je ne suis pas sûr de pouvoir simplement modifier les valeurs des composants ici pour produire une tension de sortie plus élevée.
- Utilisez un LT1054 pour transformer + 5V en +/- 10V, puis transformez-les en +/- 70V avec deux circuits intégrés de boost séparés.
Pour certains d'entre eux, je devrais peut-être augmenter en plusieurs étapes; J'ai un régulateur 5-> 35V que je peux utiliser comme entrée pour un autre étage. Cela peut être inefficace, mais mon application ne consomme pas beaucoup d'énergie, nécessite très peu de courant et est principalement une preuve de concept, donc ce n'est pas un problème pour moi à ce stade.
Essentiellement, j'aimerais savoir la meilleure façon de procéder. Il est peu probable que je sois la première personne à être confrontée à ce problème et j'aimerais essayer d'éviter la vision en tunnel ou de réinventer la roue de manière susceptible d'être inefficace, peu fiable ou dangereuse. J'apprécierais toute idée, des conseils de conception de haut niveau aux composants spécifiques ou aux topologies qui pourraient être utiles.
Je suis nouveau dans cet échange de pile, alors veuillez pardonner le manque de liens vers les fiches de données des composants, je n'ai pas assez de représentants pour les publier.
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Réponses:
Je déconseille fortement d'essayer tout type de transformateur de sortie audio pour augmenter la sortie de l'ampli op comme cela est suggéré dans les commentaires. Ne vous méprenez pas, c'est une technique parfaitement valable et fréquemment utilisée. En réalité, c'est juste une sorte d'adaptation d'impédance, et les transformateurs d'adaptation d'impédance fonctionnent très bien pour cela, et permettent aux amplificateurs à faible impédance de piloter des bobines vocales à impédance beaucoup plus élevée en augmentant efficacement la forme d'onde de sortie.
Le problème est que rien de tout cela ne fonctionne du tout dans votre application car vous ne pilotez pas de bobine acoustique, vous pilotez un transducteur ultrasonore piézoélectrique.
Il s'agit d'une distinction assez importante dont vous devez être conscient, car la plupart des techniques normales qui fonctionnent pour piloter des haut-parleurs traditionnels ne s'appliquent pas à votre situation. Les bobines vocales sont déviées par le flux de courant et leur impédance est de nature résistive et inductive. Votre transducteur à ultrasons n'est rien de tout cela. Son impédance est entièrement capacitiveet circuit ouvert à DC. Il est actionné par la différence de charge entre ses plaques et non par le courant. Si efficacement, il est directement dévié par la tension. Vous avez en fait besoin de polarité, et le coupler via un transformateur vous fera perdre cela, vous devrez donc également utiliser un étage de rectification synchrone pour restaurer la polarité sur la sortie du transformateur. Ce n'est pas un problème si vous pilotez des enceintes, mais c'est important avec ce type de charge. Vous devez le conduire en tirant directement ou en dehors la charge de la plaque, et la façon dont vous devez le faire est la façon dont vous envisagiez de le faire depuis le début.
Vous avez cependant quelques options:
Je pense que 1 va avoir les meilleures performances tout en étant plus simple et plus facile, surtout compte tenu de la nature des signaux avec lesquels vous allez travailler. Les puces, les clics, diverses autres choses doivent être amplifiés et (au moins, je suppose) avec une distorsion minimale. L'option 2 n'est vraiment que lorsque vous avez besoin des performances que vous ne pouvez trouver qu'à partir d'un ampli op à basse tension, mais comme il existe un ampli op spécialement conçu pour votre application (entre autres) et nous ne parlons vraiment que de sommets à 80 kHz, Je ne vois aucune raison d'essayer l'option 2. Je suggère l'option 1. Le LTC6090 fonctionne très bien pour la raison exacte pour laquelle vous devez l'utiliser. Jusqu'à la zone du coussin thermique, tout est pris en compte.
Quant à l'obtention des rails, la fiche technique du LTC6090 contient en fait quelques schémas entièrement dédiés à la production de rails ± 65V ou ± 70V. Vous pouvez les utiliser ou non, mais la topologie est le point. À mon avis, un convertisseur flyback est certainement votre meilleur pari. 5V à 70V est vraiment trop élevé pour un convertisseur boost. Le 135V le pousse encore plus - le LTC8331 est une grande partie, et il peut probablement faire du 135V à partir de 5V, mais il ne sera pas efficace ou joli. Et je ne pense pas que les inductances taraudées soient tout ce qui est disponible pour créer le sol virtuel. Il sera plus simple, moins cher et beaucoup plus pratique d'utiliser simplement un convertisseur flyback avec deux enroulements de sortie.
Ne vous laissez pas intimider par les convertisseurs flyback - ils inversent simplement les convertisseurs buck boost. Je ne plaisante pas. Regardez les circuits. Ce sont le même circuit, le même convertisseur, la même chose. La seule différence est que le flyback a deux enroulements ou plus sur le même noyau pour son inducteur. Et la diode peut être dans un sens ou dans l'autre selon la polarité que vous souhaitez. Honnêtement, je recommanderais simplement d'utiliser le LTC3411 comme suggéré dans la fiche technique du LTC6090. Vous voudrez peut-être plus de courant cependant, à quoi sert le LTC3412 - c'est juste un LTC3411 avec deux fois la capacité actuelle. Malheureusement, vous devriez probablement aller avec le transformateur Würth Linear quelque peu cher (6 $ en quantités uniques) suggéré dans leur fiche technique. Les transformateurs Flyback n'ont pas vraiment besoin d'un transformateur approprié et juste d'une inductance couplée, mais il y a peu d'inductances couplées avec 3 enroulements, et je doute qu'aucun d'entre eux ne soit évalué à 100 + V (vous voulez de la marge). Le transformateur Würth est petit, monté en surface, et peut gérer en toute sécurité 150V sur chaque enroulement secondaire. Vous ne pouvez pas vous tromper avec Würth, mais ils vous feront payer le privilège.
Je sais que vous voulez probablement réduire la nomenclature, mais croyez-moi, cela vaudra le temps gagné et le manque de maux de tête et de complications pour simplement `` copier-coller '' un schéma d'application à partir d'un convertisseur comme le LTC3411 / 2. Les pièces de commutation linéaires sont également les meilleures et les plus faciles à utiliser (et aussi les plus chères malheureusement) et je suggère généralement de commencer par une pièce linéaire. Une fois que vous êtes plus expérimenté et à l'aise avec les convertisseurs de commutation, TI est bon aussi et beaucoup moins cher, bien que souvent ne soit pas aussi facile à utiliser.
Vous devriez vous inquiéter de ces gazouillements et huées ultrasoniques et quoi d'autre, je pense que c'est une de ces situations où il est logique de payer un peu plus pour ne pas avoir à gérer l'alimentation afin de pouvoir gérer la chose que vous '' re fait. Si vous le pouvez, prenez simplement ce transformateur Würth, suivez le schéma à la page 22 de la fiche technique LTC3412 , ou il y a un tableau des transformateurs et de leurs sorties potentielles à la page 10. Le circuit fonctionnera correctement avec une entrée 5V mais avec une puissance de sortie réduite, il vous suffit d'ajuster le diviseur EVLO pour 5V (ou simplement de le lier directement au VIN).
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