定压式D类声频功率放大器设计要点
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路类型见 图 2 a 和 图 2 b 。定 压 式 D类 功放 多 应 () ()
用此类 电路 , 电 路 简 单 可 靠 , 其 电磁 兼 容 性 能 相 对
较好 。
一 声 拄 一 投 稿 网址 : t :A do . ht / u i c p/ E n
』 I0 ̄r卷 0 l 1 第6 8 22 3 6 期
【 btat A s c】Whnacas ui pw r m li p lai u l drs fl , t r gtenw polm uha r e l ado o e pie api t ni P b cA desi d ib n e rbe ssc s sD a fr c o n i e i h
D类放 大器 有许 多类 型 , P 按 WM 波产 生 原 理 , 主要有两类 :
功放逐渐克 服 了其复杂性和一些缺 点 , 正以其高效 的 突 出优点越来 越 得到 广泛 的应 用 。D类声 频 功放 目 前多用 于驱 动定阻式负载 , 定压式广播 功放 因其全 天 候工作 的特点 , 使用 D类 声频 功放 也非 常适宜 , 能节 省大量 能源 , D类 声频 功 放从 驱 动定 阻 式 负载 转 但
1 0n 2 S{
。
若把一个 矩 形 波作 为 输 入 , 到 下 限截 止 频 率 加
=
. .Leabharlann Baidu
O的放大器 中, 于是放 大器 输 出矩形 波顶 部是 完 栅 极 电阻的阻值一般可计算 如下 :
() 6
全平坦 的。但 当. 大 于零 时 , 出波 形 的顶 部 就 出 . 输 现倾斜 , 图 3所示 。顶 部倾 斜 正 比于 和 之 比 如 值 。 是矩形波 的周期 , 是下 限截 止频 率 的周期 ,
器 件 与 电 路
固 岛 圈 @6 @ 响 凹舱
■ 一 技 ■
以  ̄gs r g o .i ti - a
音 频 功 率放 大 器设 计
文章 编 号 :02 8 8 (0 2 0 - 0 8 0 10 - 6 4 2 1 )6 0 1- 4
定压式 D类声频功率放 大器设计要 点 ・品 计・ 产设
现状 。
术前沿 , 仅有少数形 成产 品。这些电路多采 用各种形
式的 D类桥 式输 出 , 在功 率 较 大 时可 带 来更 好 的性
能。具体 内容 可参阅文献 [ ] 1。
4 设 计 要 点
4 1 电源 电压 .
4 4 上 升 沿 时 间 ( 、 降 沿 时 间 ( 、 部 倾 斜 . t) 下 t) 顶
20W = 0 H , 20 H,D 4A, 0 2 0k zL: 6 , 为 考虑 到功率
管发热后 l能 下降 、 载过载 、 生 负 短路 等影 响 , 应有 2~ 5倍 的余量 , 实际功率管最 大漏极 电流 , 可取 l 0A。
43 开关频率 的选择 . ( )定压式 D类功放 还有 一些 电路 目前 处于技 3
hg —vl g u u,og— iac as si t.h s se r m ai d adt o epnigds nslt n ih ot eot t l a p n ds n et nmi o e T eei us es m re , n ecr sodn ei ui t r sn c s a u z h r g o o
率
电源 电压 日计算如 下 :
Bhlbg - ± a-ie fr d
理想情况下 , D类功放 功率管输 出的应 是 良好 的
() 1
P WM矩 形波 , 可实 际上并 不容易做 到 , 实际产 品 的矩 形波均能观察 到明显形变 ( 见图 3 , 参 ) 包括 有 明显 的 上升 沿 和 下 降沿 , 过 冲 、 铃 和顶 部倾 斜 等 问题 。 及 振 分析这 些参 数 , 提 高功放 的可靠 性 、 率控 制及 电 对 效 磁 兼容控制都 十分重要 。
() 2
式 中, 为功放 的直流 电源 电压 ( ; o是 功放额 定 V) U 输 出电压 ( ; 是 D类功 放最 大调 制率 , V) 是输 出正 弦波峰峰值 与 电源 电压 的 比, 般为 0 9 是 电源 一 .;
波动修 正系数 , 电网电压浮 动 、 与 电压调整 率 、 纹波 系 数、 负载调整 率 、 D类 功放 特有 的 电能 回灌 等参 数 相 关, 使用非稳 压 电源 时视情 况取 约 10~13 采用 稳 . .,
王 齐祥 , 识 钧 赵
( 广州迪士普音响科技有 限公 司, 东 广
广州 5 04 ) 1 15
【 摘
要 】归纳 了D类声 频功放在定压 式公共广播领域应用 时, 会遇到诸如高压输 出、 远距离传 输等带来的新问题,
并给 出 了相 应 的设 计解 决 方 案 。
【 关键词 】D类功放 ; 定阻式; 定压式; 公共广播 【 中图分类号 】T 7 N2
影响如表 1 所示 。
表 1 栅极 电阻值 和驱 动特 性 的关 系
很 多情况下 , 可把 t一P /0作 为高频 失真是 在容许 w1 范 围内的一种 尺度 。P w为平均 脉冲宽度 。在某些情
况下也许要求更 小 的失真 。按式 ( ) 4 计算 , 开关频 率
取 20 k z 调 制 率 5 ~9% 时 , 宜 取 8 ~ 0 H , % 5 t 0
压 电源取 1O .0~10 。 .5
按式 ( )~( )采 用半桥 拓扑架 构 , 出 电压为 1 2, 输
10V的定压式 D类 功放 , 0 使用 非 稳压 电源 时 , 电源
电压可取值 为 ±10V。 8
4 2 功率 MOS E . F T的选择
由于 MO F T管工 作在高速开关状 态 , SE 因此 Q , R o ) Q 都要小 是选 择 的基 本 条件 。此 外考 虑 。(n 和
通过 下式计算 :
f
1L s w
式 中, 为图 4中“ 点 电压 (2V ; A” 1 ) Q 为功率管
.
栅极 电荷 , 查功率管 的资料可获得 ; 为 导通 时间 。
() 5
S=1 =1J ×10 T T L= 0 %
y
按式 ( ) 假定某功放 的 t 10n , on , R 6, 是 0 sQ 是4 c 则 值取 3 0Q。 4 7 输 出低通滤波器 ( P ) . L F 的参数 为 了滤除 D类 功放 的载 波 和高频 成分 ,D类 功
区别
( )多数 定阻式功放 的输 出电压 在 1 5 1 0~ 0V之
间 , 负载个 数较 少 , 放与 负载 有较好 的阻抗 匹配 其 功 关系; 而定压式功放 的输 出电压较 高 , 数为 10V, 多 0
负载个数很多, 负载总阻抗不确定, 功率传输距离也
很远 , 这导致功放 负载 的 电抗特 性 十分复 杂 , 能导 可 致 D类功放 的载 波发射 、 功放 自激等现象 。 ( )定 压 式 功 放 的 负 载几 乎 都 含 有 输 人 变 压 2 器, 因此 负 载 的直 流 电 阻 和低 频 阻 抗 都 很 低 , 理 处 不好 时 , 功放 的稳 定 性变 差 。故 而需 要 选 择 直流 漂 ( )另一类是 自激 振荡 型 P 2 WM 电路 , 常见 的电
() 4
通常 , D类 功放 M SE O F T的栅 极 必 须 串人数 欧
姆至数 十欧姆 的栅极电阻 。此 电 阻对 自激 振荡频
式 中 表示 为精确重 现一 个脉 冲波 , 最高谐 波 的上
限截 止频率 。当上 冲小 于 5 时 , % 分子项 取 0 3 。在 .5
率、 电磁兼容性能 、 功放效率 等指标有很大影 响 , 主要
.
【 文献标识码 】A
De i n P i to n t n e s r l s Au i we sg o n fCo sa tPr s u e C a s D d o Po r Amp i e l r i f
WA G Qx n ,H O S  ̄ n N ii g Z A h u a ( u nzo S P cut eh o g o ,t. G agh u50 4 , h a G aghuD P A A o sc cn l yC . Ld , unzo 115 C i ) iT o n
音 频 功 率 放 大 器设 计
豳冀 投叠
u i do iern n e ig
器 件 与 电 路 。
囿 , 囿响 @6 @ 0 。 凹6 ,
V B 。 半桥拓 扑架 构下 , ( R) : 应取 正负 供 电 电压 的总和 , 留有 一定的安全 空 间( . 再 11~15倍 ) 当电 . , 源电压为 10V时 , ( R)s 8 V B D 可取 4 0- 0 s 0 50V。全桥 拓 扑时可减半 。 最 大漏极 电流 , 为 n
p2- 2 _
( 3 )
式中, B是 D类功放 电源 电压 ( , 桥时取 正 电压 ; V) 半
是额定输 出 电压 ( ; 是额 定输 出功 率 ( ; V)P W) 是 开关频率 ; 是输 出滤波器 第一 个 电感 的电感量 ( 。例如某 功 放 , B=10V,o 0 P = H) 若 8 U =10V,。
大 家知 道 , D类功 放 的开 关频 率 . 取 得 高一 些 是 有好 处 的 , 出端 容 易 滤 除载 波 信 号 , 技 术 上 输 但
讲, 因为压摆 率 的限制 , 要 做 高会 有些 困难 , 且 太高时, 功放 的开关损 耗会 增加 。半桥 拓扑 时 , 定压 式 D类 功 放 的 目前 取 20~30 k z比较 符 合 0 0 H
i r v d d. sp o i e
【 e w rs c s Da pf c sn r iac p ; n at r s eyepbc dr s K y od 】 ls le;0 t tes neyec s npe u p ; l d s a m i i n a st t o t s rt u ia e
1 引言
当今世界 , 源 问题 已成 为人 类 迫切 需 要 解 决 能
移小的电路来设计 , 并设计专 门电路 以防止低频信
号进 入 。
的问题 。人们 一方 面在 寻找新 能 源 , 另一 方 面 , 在想
办法提高 能源使用效率 。随着技术 的发展 , D类声 频
3 定 压 式 D类功 放 的主要 类 型
漏、 源极 间最 大 电压 V B 和最 大漏极 电流 , 。 ( R) 。
电 j 投 ■ 投 稿 网址 : t :A do . I | I ht / u i C p/ E [
矩形波是 由其基 波 和谐 波合 成 的。为 了大致 重
生 蔓 塑 蔓 鲞 回
器 件 与 电 路
圃魄岛 国 @6 @ 嗡 凹
变为 驱 动 定 压 式 负 载 , 生 了一 些 新 的 问 题 需 要 产
解决 。
()由三角波发 生器和 比较器 构成 P 1 WM 电路 , 如图 1 所示 。这种 电路 复 杂 一些 , 特 点 是 频 率 稳 其 定 , 在大功率定阻式功放 中应 用 。 适合
2 定 压 武 功 放 与 定 阻 式 功 放 的 主 要
一声 杖■
ui 《e.e a d .i g o er i
音频功率放 大器设计
现原波形 , 常需 要 有第 1 2 谐 波 。根据 上 通 5~ 0次
升 时间与幅频响应 ( 带宽 ) 间的经 验关系式
0 3 ~0. 5 .5 4
—
以上 。
4 6 功率 MoS E . F T栅 极 串联 电阻
用此类 电路 , 电 路 简 单 可 靠 , 其 电磁 兼 容 性 能 相 对
较好 。
一 声 拄 一 投 稿 网址 : t :A do . ht / u i c p/ E n
』 I0 ̄r卷 0 l 1 第6 8 22 3 6 期
【 btat A s c】Whnacas ui pw r m li p lai u l drs fl , t r gtenw polm uha r e l ado o e pie api t ni P b cA desi d ib n e rbe ssc s sD a fr c o n i e i h
D类放 大器 有许 多类 型 , P 按 WM 波产 生 原 理 , 主要有两类 :
功放逐渐克 服 了其复杂性和一些缺 点 , 正以其高效 的 突 出优点越来 越 得到 广泛 的应 用 。D类声 频 功放 目 前多用 于驱 动定阻式负载 , 定压式广播 功放 因其全 天 候工作 的特点 , 使用 D类 声频 功放 也非 常适宜 , 能节 省大量 能源 , D类 声频 功 放从 驱 动定 阻 式 负载 转 但
1 0n 2 S{
。
若把一个 矩 形 波作 为 输 入 , 到 下 限截 止 频 率 加
=
. .Leabharlann Baidu
O的放大器 中, 于是放 大器 输 出矩形 波顶 部是 完 栅 极 电阻的阻值一般可计算 如下 :
() 6
全平坦 的。但 当. 大 于零 时 , 出波 形 的顶 部 就 出 . 输 现倾斜 , 图 3所示 。顶 部倾 斜 正 比于 和 之 比 如 值 。 是矩形波 的周期 , 是下 限截 止频 率 的周期 ,
器 件 与 电 路
固 岛 圈 @6 @ 响 凹舱
■ 一 技 ■
以  ̄gs r g o .i ti - a
音 频 功 率放 大 器设 计
文章 编 号 :02 8 8 (0 2 0 - 0 8 0 10 - 6 4 2 1 )6 0 1- 4
定压式 D类声频功率放 大器设计要 点 ・品 计・ 产设
现状 。
术前沿 , 仅有少数形 成产 品。这些电路多采 用各种形
式的 D类桥 式输 出 , 在功 率 较 大 时可 带 来更 好 的性
能。具体 内容 可参阅文献 [ ] 1。
4 设 计 要 点
4 1 电源 电压 .
4 4 上 升 沿 时 间 ( 、 降 沿 时 间 ( 、 部 倾 斜 . t) 下 t) 顶
20W = 0 H , 20 H,D 4A, 0 2 0k zL: 6 , 为 考虑 到功率
管发热后 l能 下降 、 载过载 、 生 负 短路 等影 响 , 应有 2~ 5倍 的余量 , 实际功率管最 大漏极 电流 , 可取 l 0A。
43 开关频率 的选择 . ( )定压式 D类功放 还有 一些 电路 目前 处于技 3
hg —vl g u u,og— iac as si t.h s se r m ai d adt o epnigds nslt n ih ot eot t l a p n ds n et nmi o e T eei us es m re , n ecr sodn ei ui t r sn c s a u z h r g o o
率
电源 电压 日计算如 下 :
Bhlbg - ± a-ie fr d
理想情况下 , D类功放 功率管输 出的应 是 良好 的
() 1
P WM矩 形波 , 可实 际上并 不容易做 到 , 实际产 品 的矩 形波均能观察 到明显形变 ( 见图 3 , 参 ) 包括 有 明显 的 上升 沿 和 下 降沿 , 过 冲 、 铃 和顶 部倾 斜 等 问题 。 及 振 分析这 些参 数 , 提 高功放 的可靠 性 、 率控 制及 电 对 效 磁 兼容控制都 十分重要 。
() 2
式 中, 为功放 的直流 电源 电压 ( ; o是 功放额 定 V) U 输 出电压 ( ; 是 D类功 放最 大调 制率 , V) 是输 出正 弦波峰峰值 与 电源 电压 的 比, 般为 0 9 是 电源 一 .;
波动修 正系数 , 电网电压浮 动 、 与 电压调整 率 、 纹波 系 数、 负载调整 率 、 D类 功放 特有 的 电能 回灌 等参 数 相 关, 使用非稳 压 电源 时视情 况取 约 10~13 采用 稳 . .,
王 齐祥 , 识 钧 赵
( 广州迪士普音响科技有 限公 司, 东 广
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【 摘
要 】归纳 了D类声 频功放在定压 式公共广播领域应用 时, 会遇到诸如高压输 出、 远距离传 输等带来的新问题,
并给 出 了相 应 的设 计解 决 方 案 。
【 关键词 】D类功放 ; 定阻式; 定压式; 公共广播 【 中图分类号 】T 7 N2
影响如表 1 所示 。
表 1 栅极 电阻值 和驱 动特 性 的关 系
很 多情况下 , 可把 t一P /0作 为高频 失真是 在容许 w1 范 围内的一种 尺度 。P w为平均 脉冲宽度 。在某些情
况下也许要求更 小 的失真 。按式 ( ) 4 计算 , 开关频 率
取 20 k z 调 制 率 5 ~9% 时 , 宜 取 8 ~ 0 H , % 5 t 0
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按式 ( )~( )采 用半桥 拓扑架 构 , 出 电压为 1 2, 输
10V的定压式 D类 功放 , 0 使用 非 稳压 电源 时 , 电源
电压可取值 为 ±10V。 8
4 2 功率 MOS E . F T的选择
由于 MO F T管工 作在高速开关状 态 , SE 因此 Q , R o ) Q 都要小 是选 择 的基 本 条件 。此 外考 虑 。(n 和
通过 下式计算 :
f
1L s w
式 中, 为图 4中“ 点 电压 (2V ; A” 1 ) Q 为功率管
.
栅极 电荷 , 查功率管 的资料可获得 ; 为 导通 时间 。
() 5
S=1 =1J ×10 T T L= 0 %
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按式 ( ) 假定某功放 的 t 10n , on , R 6, 是 0 sQ 是4 c 则 值取 3 0Q。 4 7 输 出低通滤波器 ( P ) . L F 的参数 为 了滤除 D类 功放 的载 波 和高频 成分 ,D类 功
区别
( )多数 定阻式功放 的输 出电压 在 1 5 1 0~ 0V之
间 , 负载个 数较 少 , 放与 负载 有较好 的阻抗 匹配 其 功 关系; 而定压式功放 的输 出电压较 高 , 数为 10V, 多 0
负载个数很多, 负载总阻抗不确定, 功率传输距离也
很远 , 这导致功放 负载 的 电抗特 性 十分复 杂 , 能导 可 致 D类功放 的载 波发射 、 功放 自激等现象 。 ( )定 压 式 功 放 的 负 载几 乎 都 含 有 输 人 变 压 2 器, 因此 负 载 的直 流 电 阻 和低 频 阻 抗 都 很 低 , 理 处 不好 时 , 功放 的稳 定 性变 差 。故 而需 要 选 择 直流 漂 ( )另一类是 自激 振荡 型 P 2 WM 电路 , 常见 的电
() 4
通常 , D类 功放 M SE O F T的栅 极 必 须 串人数 欧
姆至数 十欧姆 的栅极电阻 。此 电 阻对 自激 振荡频
式 中 表示 为精确重 现一 个脉 冲波 , 最高谐 波 的上
限截 止频率 。当上 冲小 于 5 时 , % 分子项 取 0 3 。在 .5
率、 电磁兼容性能 、 功放效率 等指标有很大影 响 , 主要
.
【 文献标识码 】A
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囿 , 囿响 @6 @ 0 。 凹6 ,
V B 。 半桥拓 扑架 构下 , ( R) : 应取 正负 供 电 电压 的总和 , 留有 一定的安全 空 间( . 再 11~15倍 ) 当电 . , 源电压为 10V时 , ( R)s 8 V B D 可取 4 0- 0 s 0 50V。全桥 拓 扑时可减半 。 最 大漏极 电流 , 为 n
p2- 2 _
( 3 )
式中, B是 D类功放 电源 电压 ( , 桥时取 正 电压 ; V) 半
是额定输 出 电压 ( ; 是额 定输 出功 率 ( ; V)P W) 是 开关频率 ; 是输 出滤波器 第一 个 电感 的电感量 ( 。例如某 功 放 , B=10V,o 0 P = H) 若 8 U =10V,。
大 家知 道 , D类功 放 的开 关频 率 . 取 得 高一 些 是 有好 处 的 , 出端 容 易 滤 除载 波 信 号 , 技 术 上 输 但
讲, 因为压摆 率 的限制 , 要 做 高会 有些 困难 , 且 太高时, 功放 的开关损 耗会 增加 。半桥 拓扑 时 , 定压 式 D类 功 放 的 目前 取 20~30 k z比较 符 合 0 0 H
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【 e w rs c s Da pf c sn r iac p ; n at r s eyepbc dr s K y od 】 ls le;0 t tes neyec s npe u p ; l d s a m i i n a st t o t s rt u ia e
1 引言
当今世界 , 源 问题 已成 为人 类 迫切 需 要 解 决 能
移小的电路来设计 , 并设计专 门电路 以防止低频信
号进 入 。
的问题 。人们 一方 面在 寻找新 能 源 , 另一 方 面 , 在想
办法提高 能源使用效率 。随着技术 的发展 , D类声 频
3 定 压 式 D类功 放 的主要 类 型
漏、 源极 间最 大 电压 V B 和最 大漏极 电流 , 。 ( R) 。
电 j 投 ■ 投 稿 网址 : t :A do . I | I ht / u i C p/ E [
矩形波是 由其基 波 和谐 波合 成 的。为 了大致 重
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解决 。
()由三角波发 生器和 比较器 构成 P 1 WM 电路 , 如图 1 所示 。这种 电路 复 杂 一些 , 特 点 是 频 率 稳 其 定 , 在大功率定阻式功放 中应 用 。 适合
2 定 压 武 功 放 与 定 阻 式 功 放 的 主 要
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音频功率放 大器设计
现原波形 , 常需 要 有第 1 2 谐 波 。根据 上 通 5~ 0次
升 时间与幅频响应 ( 带宽 ) 间的经 验关系式
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以上 。
4 6 功率 MoS E . F T栅 极 串联 电阻