Caractéristiques de l'ampliop

[invite9abe2b18]

Bonjour,
Je souhaiterai alimenter un ampliop réf : ADA4700 chez ANALOG DEVICE que vous trouverez en ci-joint. Dans la datasheet, j'ai vu dans "Supply Current per Amplifier" max is 2.2 mA dans ce cas si je prends 2 alimentations +48V avec un courant en sortie de 1A cela ne devrait pas poser de souci pour en faire du +48V et du -48V pour alimenter cet ampliop ? Merci d'avance de votre réponse. Par ailleurs, la puissance en sortie de cet ampli est de l'ordre 3W me semble-t-il est ce exacte ? Avec un courant en sortie de 30mA sous +/-48V cela fait du 2.88 W si je ne me trompe pas.

Bien cordialement
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[penthode]

à 2x48 V t'es bien prés du maxi pour l'ADA4700

[invite9abe2b18]

Bonjour Penthode,

Je ne comprends pas trop ta réponse par rapport à la question qui est est ce que l'ampliop fournit du 2.88 W en sortie et l'autre question c'est si je prends 2 alimentations +48V avec 1A pour en faire une alimentation +48V/-48V est ce que cela conviendrait pour l'ampliop ADA4700 ?

[penthode]

lis-donc les specs de ton ADA

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite9abe2b18]

Je ne comprends toujours pas ta réponse (à ton avis je l'ai sorti comme ça les 2.88W ? et les +48V et -48V ?), si tu n'as pas de propositions ou de conseils sur ce sujet alors dans ce cas sois indulgent avec les personnes qui comme moi qui viennent sur ce site pour échanger des solutions et des conseils. Merci d'avance

[penthode]

ton ampliop ( si tu t'étais donné la peine d'en lire le mode d'emploi) supporte +/- 50 volts d'alim

lui donner +/- 48 volts , c'est te garder une marge de sécurité de 4%

tu en déduis quoi ?

[invite9abe2b18]

Bonjour,

Voilà qui devient constructive la discussion, moi je lis dans "ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS" 110V dons +/-55V mais la tension n'est pas la seule critère pour alimenter un ampliop, il y a le courant également +/-10mA donc 20 mA (peak to peak) donc si je prends 2 alimentations +48V avec un courant en sortie de 1A (pour chaque alimentation) cela ne devrait pas poser de souci pour en faire du +48V et du -48V.

[penthode]

reste avec tes certitudes , pas de temps à perdre

[invite936c567e]

Bonsoir

Dans la datasheet, je lis une température de fonctionnement maximale de 85 °C et une résistance thermique θ_JA de 45 °C/W.

Pour une température ambiante de 40 °C à proximité immédiate de la puce et en l'absence de radiateur, la puissance dissipée serait donc limitée à (85-40)/45 = 1 W.

Avec une alimentation de ±48V, la consommation propre de l'ampli de 1,7 mA produit déjà une dissipation un peu supérieure à 0,16 W.

Dans ces conditions, une tension de sortie de +46V ne pourrait produire durablement qu'un courant de (1-0,16)/(48+46) = 8,9 mA au travers de la partie inférieure de l'étage de sortie.

Bref, il faudrait connaître les conditions exactes de mise en œuvre et d'utilisation avant de pouvoir affirmer qu'on peut tirer 30 mA et 2,88 W de cet ampli.

[invite9abe2b18]

Bonjour PA5CAL,

Merci pour ce renseignement, je commence à voir un peu mieux. Je certainement me tromper avec 30 mA car quand je vois la "Figure 59. Safe Operating Area with θJA = 26°C/W" pour un fonctionnement entre -40°C à 25°C C'est la courbe violette avec une tension 96V j'ai environ 30mA. Alors dans ce cas une question qui me vienne à l'esprit comment je dois mes résistances si je les branche en montage inverseur (par exemple avec un gain de 10 : R2=100Ko et R1=10Ko) si je suis le raisonnement de PA5CAL avec la partie inférieur de l'étage de sortie on a 8.9mA dont crête à crête 8.9mA x2 = 17.8 mA. Si je prend une résistance 1/4W cela devrait aller ? Est ce que cela conviendrait pour un montage inverseur ? Merci de votre réponse.

[bobflux]

> si je prends 2 alimentations +48V avec un courant en sortie de 1A cela ne devrait pas poser de souci pour en faire du +48V et du -48V pour alimenter cet ampliop ?

Oui c'est bon. Par contre il faut vérifier les tolérances des alims : l'ampli est donné pour 50V, la marge d'erreur est faible, une alim de 48V +/- 5% vaudra entre 45.6 et 50.4V, si les deux sont un peu élevées, tu es hors spec.

> Par ailleurs, la puissance en sortie de cet ampli est de l'ordre 3W me semble-t-il est ce exacte ?

D'après les fig 16 et 19 on a au max 2.5V de déchet sur les transistors de sortie (ça augmente avec le courant) donc l'AOP alimenté en 48V ne sortira pas 48V mais 45.5V au maximum.

D'après la courbe de SOA il ne faut pas dépasser 30mA en courant donc la puissance crète en sortie est 45.5V*30mA = 1.37W crète (ou 0.68W RMS en sinus) dans la charge adaptée qui est une résistance de 1.5k.

> Avec un courant en sortie de 30mA sous +/-48V cela fait du 2.88 W si je ne me trompe pas.

Je ne vois pas d'où sort le 2.88W, à moins que la charge ne soit connectée à une des alims, mais dans ce cas on n'est pas en +/-48, mais en 96V.

> "Figure 59. Safe Operating Area with θJA = 26°C/W"

Attention pour avoir cette valeur de θJA il faut souder le pad thermique au dos du chip sur ton circuit imprimé et utiliser des vias pur évacuer la chaleur. Voir la doc. Et le test ne dure que 2 minutes et pas en continu.

> comment je dois mes résistances si je les branche en montage inverseur (par exemple avec un gain de 10 : R2=100Ko et R1=10Ko)

Ça dépend si tu es en alim symétrique +/-48, ou en alim unique 96V.

[invite9abe2b18]

Bonjour bobflux,

Merci pour ces précieux renseignements (cela fait très longtemps que je n'ai pas fait de l'électronique) :
> Avec un courant en sortie de 30mA sous +/-48V cela fait du 2.88 W si je ne me trompe pas.
Alors je fais simplement : P= U*I = (48*2)* 30mA = 2.88 W

> comment je dois choisir mes résistances si je les branche en montage inverseur (par exemple avec un gain de 10 : R2=100Ko et R1=10Ko)
Je suis alimenté en symétrique +48V et -48V : donc si je me trompe pas : P= (U*U)/R = (48*48)/100ko = 23mW- Je reprécise ici ce n'est pas la valeur de la résistance qui m'intéresse c'est sa puissance donc si je prends 1/4W pour une résistance 100 Ko ça devrait aller.

Merci

[bobflux]

> Alors je fais simplement : P= U*I = (48*2)* 30mA = 2.88 W

OK voilà l'erreur, sur la charge il y aura au max 48V, donc il faut pas multiplier par 2


> si je prends 1/4W pour une résistance 100 Ko ça devrait aller.

Oui

[invite9abe2b18]

Ah bon, si je me place à la place d'une charge, elle prend bien une alternance positive et une alternance négative si je rentre une sinusoïdale en entrée d'un ampliop dans ce cas au plus défavorable on aura bien (+48V à -48V) donc 96 V ???

[bobflux]

Ben puisque la charge est entre la sortie de l'AOP et la masse, la tension à ses bornes peut aller de -48V à +48V, mais ça ne veut pas dire qu'elle fait 96V !

[invite9abe2b18]

Effectivement, là je n'ai pas compris mais j'accepte ta réponse, il me semblait qu'avec ce schéma j'avais compris 96 V au borne de la charge. Mais en réalité il faut prendre seulement une alternance et non de crête à crête.
.

Alors j'ai mal compris la notion de puissance d'un ampli alors. En tout cas merci pour votre aide et je ferme cette discussion.

[bobflux]

> Alors j'ai mal compris la notion de puissance d'un ampli

Ici Vout est entre +45 et -45 disons (en comptant la tension de déchet des transistors de sortie)

Mettons que la charge est une résistance de 1.5k entre la sortie de l'AOP et la masse (0V). La tension sur cette résistance peut varier entre +45 et -45 mais elle ne peut pas valoir 90 !

quand Vout=+45, P = Vout^2 * R = 1.35W

quand Vout=-45, P = Vout^2 * R = 1.35W aussi

quand Vout=0, P = 0

[invite936c567e]

Afin de donner un exemple de calcul de la puissance dissipée dans un circuit, voici le schéma complet d'un circuit comprenant un AOP et une charge constituée d'un condensateur et d'une résistance de 20Ω. On considère les courants et les tensions dans le circuit à un instant donné.

Admettons qu'à cet instant, la tension de sortie de l'AOP est de +44V, qu'elle est en train de décroître, et que le condensateur précédemment chargé durant la phase croissante de la tension se retrouve avec +45V à ses bornes.



Le travail pour l'étage de sortie l'AOP consiste alors principalement à décharger le condensateur afin d'imposer une tension décroissante à la sortie. Ce travail est dévolu au transistor situé entre la sortie et l'alimentation négative (le NPN sur le schéma).

On peut établir le bilan des puissances comme suit :

• l'alimentation positive fournit 48 V × 0,3 mA = 14,4 mW

• l'alimentation négative fournit 48 V × 49,9 mA = 2395,2 mW

• la résistance de 20 Ω dissipe -1 V × -50 mA = 50 mW

• la résistance de 10 kΩ dissipe 4 V × 0,4 mA = 1,6 mW

• la résistance de 100 kΩ dissipe 40 V × 0,4 mA = 16 mW

• en se déchargeant, le condensateur fournit 45 V × 50 mA = 2250 mW

• l'AOP dissipe :
- une puissance issue du courant de 0,3 mA entrant par son alimentation positive, soit (48 V+48 V) × 0,3 mA = 28,8 mW
- une puissance issue du courant de 50,4 mA entrant par sa sortie, soit (48 V+44 V) × 49,6 mA = 4563,2 mW
soit au total 4592 mW. La somme des deux courants sort par son alimentation négative.

On peut vérifier au passage que la somme arithmétique des puissances produites (+) et absorbées ou dissipées (–) est bien nulle :
14,4 + 2395,2 – 50 – 1,6 – 16 + 2250 – 4592 = 0


Dans cet exemple, on voit que le fonctionnement de l'AOP permet à cet instant de soutirer 2250 mW au condensateur et de fournir 50 mW à la résistance de 20 Ω. Pour ce faire, il doit dissiper 4592 mW (puissance éliminée sous forme de chaleur), 17,6 mW étant par ailleurs perdus dans les résistances de la contre-réaction.


Quand on évoque une puissance, il est important de préciser de laquelle on parle. La puissance d'un amplificateur, c'est celle que sa charge est susceptible de recevoir. Mais la puissance à prendre en compte pour le dimensionner, c'est celle qu'il est susceptible de dissiper, laquelle est bien différente.

[invite9abe2b18]

Bonjour,

bobflux a dit :
D'après la courbe de SOA il ne faut pas dépasser 30mA en courant donc la puissance crète en sortie est 45.5V*30mA = 1.37W crète (ou 0.68W RMS en sinus) dans la charge adaptée qui est une résistance de 1.5k.

Je ne vois pas très bien où l'as tu trouvé cette valeur je lis sur le schéma (Figure 59. Safe Operating Area with θJA = 26°C/W) 101 ohms. D'après tes calculs oui R=(U*U)/P, dans ce cas tu arrives à 1.5K.

Merci PA5CAL pour tes explications claires mais je me pose une question comment fais tu pour avoir toutes ces valeurs à un instant donné, on peut trouver dans la datasheet ou bien on met un ampèremètre et un voltmètre pour avoir ces valeurs à cet instant que tu as mentionné dans ton schéma ? En tout cas je vous remercie à tous, car maintenant j'ai des idées un peu plus claires sur ce que je fais....

[bobflux]

> Je ne vois pas très bien où l'as tu trouvé cette valeur

Comme on a droit à 30mA en sortie mais pas plus, je prends 45V / 30mA = 1.5k comme charge, ce qui nous donne le courant de 30mA pour la tension de sortie max (45V à la louche).

Avec une charge de résistance plus faible le courant serait plus élevé, donc on serait hors SOA.

Note qu'avec une charge de 1500 ohms les transistors de sortie chauffent peu, car le courant maximum (Vout au maximum) correspond à la tension minimum sur les transistors de sortie.

> je lis sur le schéma (Figure 59. Safe Operating Area with θJA = 26°C/W) 101 ohms.

C'est un schéma pour tester la SOA : dans ce cas on met une charge de résistance très faible pour que ce soit le transistor de sortie dans l'AOP qui chauffe, puisque c'est sa SOA qu'on veut tester.

[invite936c567e]

Les valeurs sont déterminées à chaque instant par le montage réalisé (notamment les caractéristiques de la charge) et le signal traité.

Lorsque le signal n'est pas connu a priori, le dimensionnement de l'ampli est réalisé en considérant les cas les plus défavorables, c'est-à-dire produisant le maximum de dissipation.

Les phases de mise sous tension et de mise hors tension du circuit doivent également être prises en compte, car elles sont parfois susceptibles d'endommager le matériel.


Pour reprendre un autre exemple, imaginons qu'on cherche à déterminer la dissipation maximale d'un ADA4700-1 dans le montage que tu as donné au post #16, alimenté en V_±=±48V, avec comme charge une résistance pure de R_L=2kΩ et amplifiant un signal sinusoïdal de 9V crête à crête (amplitude compatible avec la tension d'alimentation et la tension de déchet en sortie du ADA4700-1). La charge recevra une tension de 90V crête à crête et une puissance moyenne de 506,25 mW.


La sortie doit produire un courant qui traverse pour une part la charge R_L, et pour une autre part la résistance de contre-réaction de R_100k=100kΩ. L'autre extrémité de chacune de ces résistances étant fixée à 0V, quand la tension de sortie est égale à v_L, la sortie est amenée à fournir un courant :

i_L = v_L·(1/R_L+1/R_100k).

Lorsque v_L est positive, c'est le transistor supérieur de l'étage de sortie qui fournit ce courant. Le transistor doit alors dissiper une puissance :

p_S = (V₊ – v_L)·i_L = (V₊·v_L – v_L²)·(1/R_L+1/R_100k)

Le maximum de puissance dissipée dans le transistor est atteint lorsque v_L=V₊/2. On a alors :

p_Smax = V₊²·(1/R_L+1/R_100k)/4 = 293,76 mW

Dans le cas d'une tension sinusoïdale v_L=A.sin(ω·t) (avec A=45V), la moyenne sur la demi-alternance positive de la puissance dissipée dans le transistor s'établit à :

P_Ssin = ( (2/π)·V₊·A – A²/2 )·(1/R_L+1/R_100k) = 184,93 mW

De façon symétrique, lorsque v_L est négative, le transistor inférieur de l'étage de sortie dissipe également une puissance maximale p_Smax=293,76mW lorsque v_L=V_–/2, et une puissance moyenne sur la demi-alternance négative P_Ssin=184,93mW.

La moyenne sur les deux demi-alternances de la puissance dissipée par l'ensemble des deux transistors de sortie est donc aussi égale à :

P_Ssin = 184,93 mW


Par ailleurs, l'AOP consomme en propre sur ses alimentations un courant pouvant atteindre I_±=±2,4mA (c.f. datasheet), soit une puissance supplémentaire à dissiper :

P_± = 2·V_±·I_± = 230,4 mW


On peut donc conclure que :

• dans le pire des cas (où la tension reste constante et crée une puissance p_Smax permanente), l'AOP doit dissiper :

p_Smax + P_± = 524,16 mW

• lorsque la tension sinusoïdale est effectivement établie, l'AOP doit dissiper :

P_Ssin + P_± = 415,33 mW

Selon qu'on pourra ou non garantir la présence de la tension sinusoïdale ou d'une tension produisant une dissipation inférieure (par exemple 0V en l'absence de sinusoïde), on prendra l'une ou l'autre valeur comme référence pour le dimensionnement.


En l'occurrence, avec une résistance thermique θ_JA=45°C/W, la valeur la plus élevée mène à une température maximale de jonction T_J (fixée à 145°C par la protection thermique intégrée) de seulement 23,6°C supérieure à la température ambiante T_A, soit une limite fixée à T_A < 121,4°C.

Enfin, compte tenu du type du circuit mise en œuvre (pas de condensateur à charger/décharger, notamment), durant les phases d'allumage et d'extinction la puissance dissipée restera inférieure aux valeurs indiquées.

Par conséquent, dans les conditions indiquées (V_±=±48V et R_L=2kΩ), on peut utiliser l'AOP sans précaution particulière dans toute la plage de température de fonctionnement spécifiée (T_A = –40°C à +85°C).

Bien évidemment, dans d'autres conditions (avec une charge de valeur ou de nature différente, notamment) les résultats obtenus ne seront pas forcément les mêmes.

[invite9abe2b18]

Bonjour bobflux,

Merci je comprends un peu maintenant.