国产高压运放突破：±350V供电、1600V/μs摆率，原位替代PA194

研发背景

运算放大器是模拟电路的核心基础器件，承担着信号感知、放大、转换与驱动的关键任务。没有运放，传感器信号难以识别、ADC 无法高精度采样、控制环路也难以闭环。作为模拟集成电路中应用最广的基础构件，运放的技术水平直接决定了信号链的精度、速度与稳定性。

运放品类繁多，按性能可分为通用、精密、高速、低功耗、低噪声、高压等类型。目前，国内消费级低压低功耗运放已基本实现全国产替代，但在高供电电压、高压摆率等高端领域，长期被 MSK、APEX 等国际巨头垄断。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，自主可控的需求极为迫切。

陕西航晶微电子有限公司深耕高压、高温、高可靠模拟芯片领域二十余年，正成为打破垄断的核心力量。自 2001 年成立以来，公司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，先后推出 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，部分指标甚至超越国际一线水平。

最近，航晶微电子再度实现突破，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 公司的 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，彰显了中国模拟芯片在“无人区”深耕破局的硬实力。更多关于国产半导体器件的技术资讯与趋势探讨，可在 云栈社区开发者广场 中找到。

表1 PA194与HJPA194电参数对照表 （测试环境温度 $T_A$ = 25℃）

从电气参数对比可见，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。在常规工况及标准电参数应用场景下，HJPA194 可实现对 PA194 的原位兼容替代。

电原理图

图1 HJPA194电原理框图

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

2．引出端排列及功能

图3 HJPA194引脚功能示意图

表2 引出端功能表

绝对最大额定值

• 电源电压 $-V_S \sim +V_S$：±350V
• 差分输入电压：±20V
• 工作温度范围：-55℃～+125℃
• 贮存温度范围：-65℃～+150℃
• 持续输出电流：100mA
• 耗散功率：30W
• 引线耐焊接温度（10s）：+300℃

电特性

除非另有说明，测试条件为 $±V_S$=±90V，$T_A$=+25℃。

如需查询该器件的完整技术文档、白皮书或避坑指南，可访问 云栈技术文档库。

注：带*的参数仅为设计保证

典型应用

图4 HJPA194典型应用图

上图为运放 HJPA194 的简略应用图，构成了一个简单的反相放大器应用。

1、过流保护功能

HJPA194 内部集成有过流保护设置网络，通过简单外接一个限流电阻 $R_1$ 就可以对器件的输出峰值电流能力进行设置，具体计算关系满足下述公式所述：

$R_1 = \frac{0.65}{I_{LIM}}$

其中电阻 $R_1$ 单位为 Ω，电流 $I_{LIM}$ 单位为 A。

2、补偿电容调节

HJPA194 为超高压、高速运算放大器，具备高增益、超高压摆率及高带宽特性。为避免器件工作过程中因自激振荡、外部噪声干扰等导致的信号失真，器件支持通过外接补偿电容 $C_1$ 对其频率特性进行补偿，以提升信号质量、降低信噪比。

补偿电容的选型需遵循核心原则：增益设置越大，所选补偿电容的容值应越小。若应用场景对增益与带宽有更高要求，可无需设置补偿电容。同时需注意，补偿电容的最高耐压值必须大于器件的最高工作电压，确保器件稳定可靠运行。

3、低功耗模式工作状态

相较于常规高压高带宽运算放大器，HJPA194 增设可选择的低功耗工作模式。常规高压供电运放在高压应用场景下，自身热功耗变高，不仅需要设计合理的散热结构，还可能降低器件的可靠性及使用寿命。

HJPA194 可通过将 Mode 引脚接入器件负电源供电端口，使器件进入低功耗工作模式。该模式下，器件的带宽与压摆率相较于常规模式会有所降低，但静态工作电流将从常规模式的 25mA 降至 5mA，自身热功耗降低至原来的 1/5，有效优化热管理效率，提升器件长期工作可靠性。

4、输入差分保护网络

HJPA194 的输入差分电压范围为 ±20V，为进一步提升器件抗干扰能力、防止输入端口损坏，需额外配置输入差分保护网络。推荐参考典型应用电路图，通过外接两个二极管 D1、D2 实现保护功能，二极管型号可选用通用型 1N4148。

5、电源滤波网络

为防止 HJPA194 输出产生寄生振荡，并抑制电源端引入的高频噪声，电源旁路电容必须靠近器件电源引脚布置，且需选用高品质陶瓷电容器。推荐采用 0.1μF 与 1μF 电容并联的方式作为旁路电容，以实现全频段噪声抑制。

当器件工作于大电流输出模式时，需增大旁路电容容值，确保电源端可提供充足的瞬间能量，保障器件稳定驱动负载，避免因能量供应不足导致的性能异常。

6、HJPA194的使用注意事项

1. 需特别关注的是，HJPA194 典型应用于超高压供电环境，该环境存在多种潜在安全风险及电气隐患。因此，强烈建议用户在进行设备调试时，优先选择在 ±50V 的相对安全供电模式下，完成所有关键参数的校准与优化、性能特性的验证与调整，以及各类故障的细致检查与彻底排除。待设备在低压条件下调试成熟、运行稳定可靠后，再逐步过渡到高电压的实际工况下，进行更为严格的测试与最终的系统调试工作。

2. HJPA194 器件内部采用氧化铍（BeO）基片，其核心作用是降低器件整体热阻，提升散热性能及热管理效率。需特别注意，若基片在安装、运输或操作过程中遭受机械冲击、外力挤压等损伤，不仅会导致器件功能失效或性能下降，受损基片产生的氧化铍微细粉末还可能通过空气传播，经呼吸系统进入人体，对人体健康造成潜在威胁。因此，在器件应用及操作过程中，必须提高警惕，采取充分的防护措施，确保使用安全。

3. HJPA194 静态工作电流较大，运行过程中会产生明显的热量积聚及发热现象。器件核心设计是将内部产生的热量最大限度地传导至器件底部的专用热沉块，以实现初步的热管理。因此，在实际应用时，必须在此基础上实施有效的二次散热措施，否则器件内部结温（$T_j$）将升高并超出安全范围。

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