将5V / 2A升压至+ 70 / -70V，用于运算放大器电源轨？

我正在尝试为可穿戴研究项目驾驶超声波“高音扬声器”。与普通扬声器相比，高音扬声器具有很高的阻抗，高达4kohm。结果，它需要很高的电压才能产生可​​观的功率，但每只高音扬声器的RMS电流最大为几mA。我一直在使用LTC6090运算放大器，该放大器在电源轨上接受高达+/- 70V的电压，并且在我感兴趣的频率下工作得很好。

到目前为止，我一直在使用现成的12V稳压器和LT1054倍压器的混用，以在电源轨上产生+/- 22V，但如果可能的话，我想做得更好。似乎有很多选择，但我正在考虑以下几种选择：

1. 使用LT8331的数据手册第22页上的应用笔记，产生一个大约135V的电压，然后使用类似这种单极性至双极性DC转换器和一些重型BJT将其转换为+/- 65V。或者我可以将0 / 135V放置在电源轨上，并使用分压器偏置5V信号？

2. 使用LM2587反激稳压器，其配置类似于所示的配置，以产生+/- 70V的电压。这似乎是可行的，因为标称的最大输出电压为60V，但我不确定是否可以简单地更改此处的元件值以产生更高的输出电压。

3. 使用LT1054将+ 5V转换为+/- 10V，然后使用两个独立的升压IC将其转换为+/- 70V。

对于其中一些，我可能需要分几个阶段进行提升；我有一个5-> 35V稳压器，可以用作另一级的输入。这可能效率低下，但我的应用程序不耗电，需要的电流很小，并且大多是概念验证的，因此这对我来说不是问题。

本质上，我想知道执行此操作的最佳方法。我不太可能是第一个遇到此问题的人，并且我想尝试避免隧道视觉或以可能效率低下，不可靠或危险的方式重新发明车轮。从高级设计建议到可能有用的特定组件或拓扑，我将不胜感激。

我是这个Stackexchange的新手，所以请原谅缺少指向组件数据表的链接，我没有足够的代表来发布它们。

我强烈建议您不要尝试使用任何类型的音频输出变压器来增强运算放大器的输出，如评论中所建议的那样。不要误会我的意思，这是一种完全有效且经常使用的技术。实际上，这只是一种阻抗匹配，阻抗匹配变压器可以很好地工作，让低阻抗放大器通过有效地提高输出波形来驱动更高阻抗的音圈。

问题在于，在您的应用程序中这些都不起作用，因为您没有在驱动音圈，而是在驱动压电超声换能器。

您应该意识到这是一个相当重要的区别，因为许多用于驱动传统扬声器的常规技术都不适用于您的情况。音圈被电流偏转，其阻抗本质上是电阻性和电感性的。超声波换能器不是这些。它的阻抗完全是电容性的并开路至直流。它是由板之间的电荷差异而不是电流驱动的。如此有效，它直接被电压偏转。您实际上需要极性，而通过变压器耦合它会导致失去该极性，因此您还必须使用同步整流级来恢复变压器输出上的极性。如果驱动扬声器，这不是问题，但与这种负载有关。您需要通过直接将印版电荷拉入或拉入来驱动它，而这样做的方式就是您计划从一开始就这样做的方式。

不过，您有几个选择：

1. 您可以使用具有宽电源轨的高压运算放大器，或者
2. 使用与高压电源轨相连的低压运算放大器来控制推挽输出级。

我认为1将具有最佳的性能，并且变得越来越简单，尤其是考虑到您将使用的信号的性质。芯片，咔嗒声，其他各种东西都需要放大，并且（至少，我会假设）失真最小。选项2实际上仅是在您需要性能时才可以从较低电压的运算放大器中找到的，但是由于有一个专门为您的应用（以及其他应用）设计的运算放大器，我们实际上只谈论80kHz的顶部，我看不到尝试选择选项2的理由。我建议选择选项1。LTC6090非常适合需要使用它的东西。一直到导热垫区域，一切都考虑在内。

关于获得电源轨，LTC6090的数据表实际上包含了几个专门用于为其产生±65V或±70V电源轨的原理图。您可以使用它们，也可以不使用它们，但是拓扑才是重点。我认为，反激式转换器绝对是您最好的选择。对于升压转换器，5V至70V的比例确实过高。135V进一步推动了它的发展-LTC8331发挥了很大的作用，它可能可以从5V产生135V，但效率不高。而且我不认为抽头电感器可用于制造虚拟地。仅使用具有两个输出绕组的反激式转换器将更简单，更便宜且更实用。

不要被反激式转换器吓倒-它们只是在反相降压/升压转换器。我不骗你 看一下电路。它们是相同的电路，相同的转换器，相同的东西。唯一的区别是反激式电感器在同一磁芯上具有两个或多个绕组。根据所需的极性，二极管可能是另一种方式。老实说，我建议按照LTC6090数据手册中的建议简单地使用LTC3411。但是，您可能需要更多电流，这就是LTC3412的目的-它只是具有两倍电流能力的LTC3411。不幸的是，您可能应该选择价格昂贵的Würth变压器（线性订购），单价6美元。反激式变压器实际上并不需要合适的变压器，而只需一个耦合电感器，但是带有3个绕组的耦合电感器很少，我怀疑它们中的任何一个都额定为100 + V（您需要一些裕量）。伍尔特（Würth）变压器体积小巧，表面贴装，可以安全地在每个次级绕组上承受150V的电压。伍尔特（Würth）不会错，但它们会让您为此特权付出代价。

我知道您可能希望降低BOM的成本，但是请相信我，从LTC3411 / 2之类的转换器中“复制并粘贴”应用程序原理图将是值得的，因为它可以节省时间，避免麻烦和麻烦。线性开关部件也是最好和最容易使用的（可悲的是，也是最昂贵的），我通常建议从线性部件开始。一旦您对开关转换器有了更丰富的经验并感到满意，TI便会变得既好又便宜，尽管它通常并不太容易使用。

您应该担心那些超声波chi声和呼啸声，我不认为这是其中一种情况，您需要多花一点钱而不必处理电源，这样您就可以处理自己的事情了。真的在做。如果可以的话，只需抓住Würth变压器，按照LTC3412数据表第22页的示意图进行操作，或者在第10页上有一个变压器及其电位输出表。该电路在5V输入但输出功率降低的情况下仍可以正常工作，您只需将EVLO分压器调整为5V（或直接将其与VIN相连）即可。