D类功放原理与设计.ppt

D类功放的特点：
优点：
高效； 散热小; 体积小； 适合大功率放大器。
缺点： 信号失真较为严重。
图1 400W D类功放模块
2 D类功放电路结构与工作原理
2.1 D类功放电路结构
(1) 信号调制电路：模拟信号转换为脉宽与信号幅度成正比 的方波(PWM)。 (2) 开关放大电路：将输入方波进行功率放大。 (3) 低通滤波电路：滤除高次谐波，将放大后的信号加到负载 上。。
给定RL和fc, L 、C 参数表
（3） 实际的全桥LC滤பைடு நூலகம்器
这两个小电容用来滤除高频噪声，取值为20%的CL。
4 性能分析与改善
（1）
（3）
（5）
（2）
（4）
功率MOS管栅极驱动信号的时序误差是输出信号非线性 失真的主要来源。
驱动信号的死区时间是其中最主要的因素。
1、功率MOS管驱动芯片的选择： 上升，下降时间短，死区时间较短的驱动芯片
2.2 D类功放工作原理
简化的D类功放电路结构
fs=1KHz; fT=20KHz
2.3 输出PWM信号频谱与低通滤波器
(1) 输出PWM信号的频谱
(2) 二阶巴特沃斯低通滤波器
fc=1KHz
fc=8KHz
3 D类功放单元电路设计
3.1 D类功放总体架构
3.2 PWM调制电路
三角波产生电路: 专用芯片 运放构成的三角波产生电路
功放电路的要求： Pomax 大，三极管极限工作 = Pomax / PV 要高
失真要小
1.1 功率放大电路分类
电路中晶体管的工作状态（按一个周期导通的角度大小划分）
甲类（class-A）： 360 乙类（class-B）： 180 甲乙类（class-AB）： >180 丙类（class-C）： <180 丁类（class-D）： 开关状态
以IR2104为例说明使用方法。
Functional Block Diagram
Typical Connection
充电二极管：肖特基二极管
自举电容：钽电解
20
3.5 输出滤波电路设计
输出滤波器通常选择二阶巴特沃斯LC低通滤波器。 归一化传递函数
（1） 半桥LC滤波器设计
（2） 全桥LC滤波器设计
D类功放原理与设计
Wu Yangbo Faculty of information science & technology
Ningbo university 2011年7月
1 概述
能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率 放大电路，简称功放。
功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求 输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出 尽可能大的功率。
2、功率MOS管的选择： RDSON小，Qg较小MOS管
工作波形
iC
2π
IC
π
O iC
O iC
IC O i
C
O iC
O
3π
A类
ωt
B类
ωt
AB类
ωt
C类
ωt
D类
ωt
效率低 ≤50% 。 效率 ≤78.5% 。 效率 接近乙类 效率 最高。
1.2 D类功率放大电路
D类功放是放大元件处于开关工作状态的一种放大模式。
放大元件要么处于截止状态，要么导通状态，晶体管相当于 一个理想开关而不消耗能量。在理想情况下，效率为100%。
三角波频率：300KHz~600KHz
比较器：集成电压比较器LM311
3.2 功率输出电路
(1) 半桥功率输出电路
(2) 全桥功率输出电路
(3) 实验室现有的功率MOSFET
IRF540
IRF640
IRF3710
3.4 MOSFET驱动电路
通常采用专用的驱动芯片。实验室现有IR公司的 驱动芯片，具体型号: IR2104, IR2110, IR2111……..