Maxim用于工业超声设备的高压方案

MAX4940高压数字脉冲发生器

图1给出了MAX4940的基本功能图，其中包括4个通道的高压数字脉冲发生器(图中只画出了4个通道中的一个)。

• S1和S2开关(分别连接VPP_和VNN_)具有200V耐压和2A驱动能力。
• S3开关(数据资料中称为箝位开关)具有200V耐压和1A电流驱动能力。
• 数字脉冲发生器可以工作在双极性和单极性应用，支持下列应用：
  • [VPP, VNN] = [+100V, -100V]双极性脉冲
  • [VPP, VNN] = [0, -200V]单极性负脉冲应用
  • [VPP, VNN] = [+200V, 0]单极性正脉冲应用
• INP_和INN_分别控制开关S1和S2。
• INC_控制开关S3 (箝位)，但也受S1和S2制约。大多数应用中，INC_不需要驱动，可以始终将其保持高电平，而只驱动器INP_和INN_。此时，每次S1和S2关闭后，S3都会激活。

图1. MAX4940功能框图(4个通道的其中一路)

表1. MAX4940真值表

MAX4968高压模拟开关

图2给出了MAX4968功能图，具有16路独立的高压模拟开关。每个开关的内部状态可通过SPI™接口编程。大多数超声应用中，高压模拟开关用于实现高压复用器。

• SW1A、SW1B摆幅可达VNN至VNN + 200V。
• 高压模拟开关可以支持双极性和单极性应用，输入/输出电压范围可以是下列情形之一：
  • (SW_)范围 = [+100V, -100V]双极性
  • (SW_)范围 = [0, -200V]单极性负脉冲
  • (SW_)范围 = [+200V, 0]单极性正脉冲
• 根据输入信号的幅度和极性，VNN可以在0V至-200V范围变化。VNN可以和脉冲发生器(发射电路)共用负电源。
• VPP采用低压供电(仅为10V)。
• 等效RON在整个输入范围保持平坦(大约20Ω)，导通电容为16pF。

图2. MAX4968功能框图

支持应用

Maxim的高压脉冲发生器和开关采用独特设计，可以工作在双极性和单极性应用(大多数工业超声波应用为单极)。Maxim的解决方案可以很好的缩小整体尺寸并简化系统，特别是在单极性应用中。下面展示了双极性和单极性发射功能图和时序图。外部干扰抑制二极管可以在一些个案中省略。