什么是高速放大器以及为何使用它？

电路的传播延迟因所选元件的不同而存在显著差异。例如，如果直流/直流转换器使用平均电流控制进行功率因数校正，则可以使用速度较慢的放大器。但是，如果需要检测峰值电流，或者系统需要在不到 1µs 的时间内做出反应并关断，则需要使用高带宽放大器。在图 3 中，峰值检测和平均值检测的电流波形叠加在了一起。之所以需要使用更高带宽的放大器进行峰值检测，是因为瞬态电流尖峰发生得非常快，在测量平均电流时，这些尖峰无法被检测到。

图 3 平均电流波形与峰值电流波形

车载充电器、直流/直流转换器和牵引逆变器的新型实施方案利用了氮化镓和碳化硅开关带来的更低功耗和更快开关频率。许多 GaN 开关容易因幅度超过 54A 且持续时间短至 1µs 的电流尖峰而发生故障。图 4 比较了 10MHz 和 50MHz 运算放大器的上升时间，表明高带宽 50MHz 运算放大器将传播延迟降低了 0.8µs。因此，有足够的时间来检测和响应过流情况。

图 4 10MHz 理想上升时间与 50MHz 理想上升时间

为了在不到 1µs 的时间内实现检测和关断，应将总响应时间的 35% 分配给放大级。如果放大器需要 1V/V 的增益，则放大器所需的带宽为 1MHz；但是，大多数基于分流器的电流监测电路都需要 50V/V 等级的增益，以降低分流电阻器的功耗。为了实现这一等级的增益，需要使用最低 50MHz 的放大器，如方程式 1 所示。

      [1] 0.35 是用于近似计算带宽的常数值。
       这个值与电容器从 10% 充电到 90% 所需的时间有关。
       有关更多详细信息，请参阅运算放大器压摆率 - TI 高精度实验室 视频。

米6体育平台手机版_好二三四 (TI) 提供各种放大器以满足不同的系统要求。图 5 展示了几款放大器随带宽增加的上升时间变化图，表 1 为上升时间比较表。

图 5 多款 TI 放大器的上升时间

一些设计人员选择级联两个或更多个具有不同放大级的低带宽放大器，以较低的成本实现相同的放大效果。使用多个低带宽放大器会增加额外的传播延迟，并且需要在电路板上留出更多空间。过去，高带宽放大器被视为更昂贵的备选米6体育平台手机版_好二三四；然而，凭借 TI 先进的制造能力，这些新款器件的价格更具竞争力，与使用多个低带宽放大器相当。