オペアンプを使用し80V出力するには？

質問

オペアンプを使用し80V出力するには？
入力が0～27Vで、出力がDC0～+80Vまで可変できるオペアンプを作りたいのですが、
どのような回路にしたら良いのでしょうか？
ちなみに出力電流はMAX±0.5A程度欲しいのです。
（0V出力の際に、-0.5A程度）

いろいろ回路を組んでみてシミュレーションを行ってみましたが
なかなかうまくいきません。
どなたか、分かる方がいたらご教授のほどよろしくお願い致します。
参考サイトや図書等ありましたら教えて頂けると幸いです。

回答No.4

inara

ANo.3の回路でコンデンサの値を少々変えてシミュレーションした結果を添付します。
C1 = 100pF、C2 =330pF、C5 = 10pF、C6 = なし、C7 = なし
R10 は発熱量が 600mW 程度あるので １W クラスの抵抗を使ってください。

回答No.3

inara

添付回路でシミュレーションしたところうまく動作しました。
R1 = 220kΩ、R2 = 33kΩ、R3 = 4.7kΩ、R4 = 100kΩ、R = 1kΩ、R6 = 100kΩ、R7 = 4.7kΩ、R8 = 4.7kΩ、R9 = 330Ω、R10 = 10kΩ
C1 = 100pF、C2 = 100pF、C3 = 0.1μF、C4 = 0.1μF、C5 = 10pF、C6 =100pF、C7 =100pF、C8 = 0.1μF、C9 = 0.1μF
D1 = D2 = 1N752（5.6V Zener）、D3 = D4 = 1N4148、U1 = AD712、Tr1 = 2SC1815、Tr2 = 2SA1015、Tr3 = MJL21193、Tr4 = MJL21194

電源電圧が非対称なので、R6 と R7、R8 と R9 を非対称にしています。可変抵抗 VR1 は 入力電圧が 28V のとき、出力電圧が 80V となるように調整するものです。VR2 は、入力電圧が 0V のとき、Tr3 と Tr4 のコレクタ電流（アイドル電流）が 10mA 程度になるように調整するものです。DC解析ではコンデンサは不要ですが、過渡応答を見たときに発振状態になっていたので、周波数特性と波形をシミュレーションしながらコンデンサの値を決めました（ 0.1μF はパスコンなので関係ありません）。コンデンサが上の値のとき、-3dB 帯域は 40kHz 程度でした。

この回路では、出力電圧が 0V のとき、出力端子の吐き出し電流と吸い込み電流は 0.5A 以上あります（ R8 を大きくすると最大吐き出し電流が減り、R9 を大きくすると最大吸い込み電流が減ります）。電源電圧が＋側が－側より大きいので、トランジスタの発熱も＋側が大きくなります。出力電圧 0V で 0.5A の電流を吐き出すときの Tr3 の発熱は 45W ですが、0.5A の電流を吸い込むときの Tr4 の発熱は 2.5W と小さくなります。Tr1 と Tr2 の発熱も異なっていて、0.5A の電流を吐き出すときの Tr1 の発熱は 330mW 、0.5A の電流を吸い込むときのTr2 の発熱は 14mW と小さくなります。2SC2713 と 2SA1163 はチップトランジスタで許容コレクタ損失が 150mW なので、Tr2 に 2SA1163 は使えますが、Tr1 に 2SC2713 は使えません。

お礼

お礼が遅くなりまして申し訳ございません。
わざわざのシミュレーションありがとうございます！
私の方でも回路を組んでシミュレーションの方を
やってみたいと思います。
取り急ぎお礼を申し上げます。

回答No.2

inara

部品のSpiceデータをWebから入手して Circuit Maker というシミュレータでやってみましたが、オペアンプの電源電圧の制御がうまくいってません。これはシミュレータの問題かもしれませんが、tattsun007 さんもこういう結果になりましたか？以前にもこのようなフローティング方式の回路シミュレーションをやったことがありますが、入力電圧を変えると、各部の電圧が急に変わったり、ありえない電圧になったりしてうまくいきませんでした。

この回路はオペアンプの入出力電圧を拡大するものですが、この方式にしないとダメでしょうか。オペアンプを固定の電源電圧（-5V・+15V）で動作させて、入力電圧（0V-27V）を1/3に分圧してオペアンプに加え、オペアンプの後にトランジスタ回路（-5V・+90V電源）をつけて、オペアンプの出力電圧を3倍以上に増幅して、全体として3倍の電圧利得となるように帰還をかけるような回路も考えられます。

回答No.1

inara

回路図の文字が小さすぎて読めません。コンデンサをショートしているのは何でしょうか。こちらに回路シミュレータがあるので、回路図（オペアンプの型番と素子の値）が分かれば検討してみます。

お礼

早速の回答ありがとうございます！

小さくて申し訳ありません。
コンデンサのショートは素子の端子がオープンになっていると
シミュレーションでエラーがでるのでショートしてます。
（必要ないものは消せば良いのですが、いろいろためすのに残してあります）
あまり気にしないで頂きたく思います。

使用アンプはAD712で出力段のTrはMJL21194、MJL21193、
オペの両電源につながっているTrは、2SC2713、2SA1163
ツエナーはRD5.6EDを使用しています。
VCC=90V、VEE2=-5Vを使用し、両電源のつながっている抵抗値は
左470と右10kで、3倍になるように2.2kと1kで帰還しています。
オペアンプやトランジスタは適当に決めています（選定の根拠はなし）。

わかりにくいかもしれませんが、ご教授頂けると幸いです。
よろしくお願い致します。