航晶运放新突破:超高供电、超高压摆率的运放研制成功

汇聚之精 2026-05-08 4451人围观
一、研发背景

运算放大器模拟电路的核心基础器件,被誉为模拟世界的 “心脏”与 “神经末梢”,承担着 信号感知、放大、转换与驱动的关键作用。若无运放, 传感器信号难以识别、 ADC无法 高精度采样、控制环路难以闭环。作为模拟 集成电路中应用最广、用量最大的基础构件,运放的技术水平直接决定信号链的精度、速度与稳定性。

运放品类繁多,按工艺可分为双极型、CMOS、BiCMOS;按性能则涵盖通用、精密、高速、低功耗、低噪声、 高压等类型。当前国内消费级低压低功耗运放已基本实现全国产替代,但高供电电压、高压摆率等高端领域,长期被 MSK、APEX等国际巨头垄断,而这类运放广泛应用于 电机驱动、汽车BMS、光伏 逆变器、特种 电源等关键装备领域,自主可控需求极为迫切。

深耕高压、高温、高可靠模拟芯片领域二十余年的陕西航晶微电子有限公司,成为打破垄断的核心力量。自 2001 年成立以来,航晶微电子聚焦模拟电路信号链,在运放抗辐照、宽温区等领域积累了深厚工程经验,先后研发出HJPA83(低噪声高压运放)、HJGPA61(高电压大功率运放)、HJGPA85(高压高速运放)等多款标杆产品,技术实力国内领先,部分指标比肩甚至超越国际一线水平。

此次,航晶微电子再度突破,推出全国产化超高电压、超高压摆率运算放大器HJPA194,其供电电压高达±350V,压摆率达1600V/μs,可完全替代国外 APEX公司PA194。这一突破,为压电陶瓷驱动、 半导体探针台、静电偏移系统、高压纳秒级脉冲源等高端场景,提供了技术自主的国产解决方案,彰显中国模拟芯片在“无人区”深耕破局的硬实力。

表1 PA194与HJPA194电参数对照表

测试环境温度T A=25℃

参数名称 测试条件 PA194 HJPA194 单位 对比结论
最小值 典型值 最大值 最小值 典型值 最大值
输入失调电压 ±0.5 ±5 ±1 ±5 mV 完全一致
增益带宽积@1MHz RL=5KΩ 140 110 MHz 稍有差异
持续输出电流 100 100 mA 完全一致
压摆率 1800 2100 1200 1600 V/μs 稍有差异
电源电压 ±50 ±450 ±50 ±350 V 稍有差异
静态电流

(工作态)

20 25 30 18 21 28 mA 稍有差异
静态电流

(待机态)

MODE=-VS 4 4 mA 完全一致

电气参数对比可见,HJPA194 与进口 PA194 关键指标整体匹配度高,输入失调电压、持续输出电流、待机态静态电流等核心参数完全一致;增益带宽积、压摆率、工作电源电压、工作态静态电流存在小幅差异,常规工况及标准电参数应用场景下,HJPA194 可实现对 PA194 原位兼容替代。

二、电原理图

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三、封装形式及引出端功能

1.封装形式

采用功率外壳SIP8封装,外形尺寸及实物图如下。

图2 功率外壳SIP8外壳尺寸图

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2.引出端排列及功能

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图3 HJPA194引脚功能示意图

表1 引出端功能表

引脚 符号 功能 备注
1 -IN 运放反相输入端 输入端口
2 +IN 运放同相输入端 输入端口
7 CC 频率特性

补偿端

应用此引脚对地接电容能够改善输出信号的噪声特性与整个器件的速度特性
9 MODE 休眠/工作

模式选择

引脚接至-VS端,器件进入休眠模式;

引脚悬空,器件进入工作模式;

10 -VS 负电源引脚 负电源供电引脚,因高压供电应用下器件的功耗影响,需要搭配合适的旁路电容以减小电源噪声的影响
12 ILIM 过流保护端口 可以通过接外接电阻以设置器件的最大电流输出能力保护阈值
13 OUT 输出端 输出端口
15 +VS 正电源引脚 正电源供电引脚,因高压供电应用下器件的功耗影响,需要搭配合适的旁路电容以减小电源噪声的影响
3、4、5、6、8、11、14、16 NC 空脚 /

四、绝对最大额定值

电源电压-V S~+V S±350V 持续输出电流 100mA

差分输入电压 ±20V 耗散功率30W

工作温度范围 -55℃~+125℃ 引线耐焊接温度(10s) +300℃

贮存温度范围 -65℃~+150℃

五、电特性

除非另有说明,±V S=±90V,T A=+25℃。

参数名称 测试条件 规范值 单位
最小值 典型值 最大值
输入失调电压 ±1 ±5 mV
输入失调电压温漂* -55℃~+125℃ ±30 ±200 uV/℃
偏置电流 1 10 nA
偏置电流温漂* -55℃~+125℃ ±50 ±500 pA/℃
失调电流 1 10 nA
失调电流温漂* -55℃~+125℃ ±50 ±500 pA/℃
输入电阻* 100
共模输入电压范围* ±VS=±350V

-55℃~+125℃

-VS+40 +VS-40 V
共模抑制比 VCM=±20V

-55℃~+125℃

76 88 dB
开环增益 RL=5KΩ 96 110 dB
增益带宽积

@1MHz*

RL=5Ω

-55℃~+125℃

110 MHz
功率带宽* RL=5Ω

-55℃~+125℃

500 kHz
输出电压摆幅 IO=100mA ±VS-30 ±VS-22 V
IO=10mA ±VS-25 ±VS-20
持续输出电流* 100 mA
压摆率 -55℃~+125℃ 1200 1600 V/μs
电源电压 -55℃~+125℃ ±50 ±350 V
静态电流

(工作态)

正常工作模式-55℃~+125℃ 18 21 28 mA
静态电流

(待机态)

低功耗模式

-55℃~+125℃

4 6 mA

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