AN-230301:HJ544C功率运算放大器应用指南

1.
概述

HJ544C功率运算放大器是一种符合GJB2438B规定的厚膜混合集成电路。由一个运算放大器、功率驱动器、补偿网络和过流保护网络组成。在工艺上，采用BeO基板丝网印刷和改进的厚膜集成电路工艺（共晶焊工艺），有效的降低了热阻，提高了器件的可靠性。具有低输入失调电压、低输入失调电流、电源电压范围宽、共模输入电压高和输出电流高等特点。广泛应用于马达转矩驱动器、快速偏转驱动器、电缆驱动器、陀螺线圈加矩、程控电源以及石油测井系统中。已实现了对于OPA544中压应用下的完全国产化替代。

2.

封装形式

封装采用TO-257F五引线金属全密封封装和TO-257-5L五引线金属全密封封装。

3.

典型应用及注意事项

注：

1. PCB布局时，电源滤波电容应连接在紧靠运算放大器的电源端，以有效的吸收电源上的高频杂波，提高器件的工作稳定性与可靠性。电源滤波电容采用大容量（10μF）钽电容和小容量（0.1μF）瓷介电容并联，0.1μF的瓷介电容更应该靠近运算放大器电源端。且应选用耐高温无感电容。

2. ZL可为阻容性负载或感性负载。

HJ544C为纯国产化器件，芯片内部补偿电容与进口器件有所差异，直接原位替代时，需要重新设置外围的反馈电容（Cf）参数值（通常是需要减小电容值的，有时甚至需要去掉反馈电容）。若存在输出振荡或输出幅度不对称等异常现象时，可在Rf（如图5所示）上并联一个100～1000 pF的电容或输出对地串联一个100～1000 pF的电容（其原理和重新设置外围相位补偿电容值一致）。

3. 若在电源端需要增加限流电阻时，要注意限流电阻阻值选取的合理性，电阻值不能过大以保证消耗在限流电阻上的压降不能太大，避免导致近器件端的电压值过低而造成的输出波形异常的现象发生。

4. HJ544C内部具有输出接地（短路）保护功能。当输出异常接地（短路）时，器件处于过流态，会迅速产生大量的热，若散热器功率不足，器件会因热量不能及时散去而导致温度上升，严重的使得器件热烧毁，导致功能失效。

同理，HJ544C全功率使用时必须配合适的散热器。

5. 在印刷线路板布局时，需要考虑散热器的位置及摆放的选择。结合以往应用经验，建议应用以下两种摆放方式：

（1）垂直布局（仅限HJ544CT）

垂直布局指器件垂直于PCB板而放置，这种放置方式为散热器的选择提供了很大便利。将散热器平行于器件放置，散热器的面积就可做得比较大，可以在最大程度上提高散热效率。在空间没有要求的情况下，可以选择垂直布局。垂直布局加散热器实物图如下图：

（2）平行布局

平行布局指器件平行于PCB板而放置，HJ544CTW就是专门为平行布局而设计的。这种放置方式节省了空间，提高了系统的集成度，可用于小功率的使用。若平行布局需要使用散热器时，可在PCB板与器件之间增加一个冷板，以此来增大散热面积。平行布局实例图如下：

6. 外引线使用注意事项：

HJ544CT的外引线通过陶瓷绝缘子与外壳烧结而成。为了使外引线和陶瓷绝缘子具有相同的热膨胀系数来适应温度变化所引起的形变，避免气密性受损，同时还需要满足良好的导电性，因此选择导电性能良好的铜和与陶瓷绝缘子热膨胀系数相匹配的钢作为外引线的材料，其结构为钢包铜结构（示意图如图8所示）。但是相比于塑封器件，这种材料硬度较大，不易成形。塑封器件的塑料外壳和外引线存在热膨胀系数不同的问题，无法在高温环境下长期、稳定使用，甚至使用前需要预烘来去除水气否则无法正常工作。

按照以往的进口器件使用方法，一般是将器件的外引线成形为“前3后2”的布局，如图9所示。由于外引线间距仅为1.7mm，这样布局，很大程度上解决了外引线与外引线之间可能存在的短路及焊接等问题，但无法保证HJ544CT成形时外引线的可靠性，并且，“前3后2”的布局需要对管脚二次成形，在第二次成形时，第一次已成形好的外引线对第二次成形工装的设计及使用起到了极大的负面作用。若不使用专业的成形工具，会造成陶瓷绝缘子破裂（正常陶瓷绝缘子如图10所示，破裂的陶瓷绝缘子如图11所示），影响气密性；若成形时未对外引线进行有效的保护，会造成外引线异常形变（如图12所示），严重的还会导致器件的外引线脱落（如图13所示），使得起器件功能失效。

综上：当需要使用的功率较大或者全功率使用时，可以使用HJ544CT且采用垂直布局；当需要使用的功率较小时，可以使用HJ544CTW，采用表贴结合冷板布局设计。

若要使用HJ544CT且采用水平布局，可在以破坏外引线镀层为前提的基础下，采用专用设计工装对外引线进行成形，成形后的实物图见图14，推荐PCB布局参考如图15所示。