汽車音響開關(guān)電源原理
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
運(yùn)放A1作為過流保護(hù)用，6腳由TL494的14腳提供5V參考電壓。正常情況下，P/T端為高電平，5腳為低電平，所以7腳輸出低電平，TL494的16腳也為低電平。當(dāng)由于運(yùn)放出現(xiàn)過流或其它原因而使P/T端檢測(cè)到低電平時(shí)，5腳為高電平，且高于6腳參考電平，7腳便輸出高電平，保護(hù)動(dòng)作。運(yùn)放A2作為開機(jī)保護(hù)和過熱保護(hù)用，同相輸入端3腳電壓由控制電壓12V經(jīng)兩電阻R707和R709分壓獲得。反相輸入端電壓由R710和熱敏電阻R708分壓獲得。R708在常溫下阻值為100kΩ左右，2腳電平高于3腳電平，1腳便輸出低電平。當(dāng)溫度升高到近100℃時(shí)，熱敏電阻阻值降為低于10kΩ。2腳電平低于3腳電平，輸出翻轉(zhuǎn)，保護(hù)動(dòng)作，紅色發(fā)光二極管亮。電容C712作為開機(jī)保護(hù)用，開機(jī)瞬間C712充電，而使2腳電平低于3腳電平，這時(shí)保護(hù)動(dòng)作，紅色發(fā)光二極管亮。當(dāng)C712充電完畢，2腳電平高于3腳電平，1腳翻轉(zhuǎn)為低電平，紅色發(fā)光二極管熄滅，保護(hù)撤消，工作正常，只有綠色發(fā)光二極管亮。TL494的14腳參考電壓由12腳提供，12腳經(jīng)二極管D712連接汽車電源鎖，只有當(dāng)汽車打開電源鎖后，12腳才有工作電壓，電源工作才正常。TL494的9腳和10腳輸出由Q703和Q702緩沖后推動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管工作，再由變壓器升壓，并經(jīng)整流和濾波后以穩(wěn)定的正負(fù)電源形式向音響供電。作為開關(guān)管作用的Q702和Q703接法為無直流偏置。當(dāng)TL494的9腳和10腳輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平時(shí)，信號(hào)分別經(jīng)二極管D711和D710加到FET柵極，這時(shí)Q703和Q702反偏截止。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平時(shí)，Q703和Q702導(dǎo)通，蓄積在FET柵極電容中的電荷快速放電，使FET關(guān)斷。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/197641.htm
在元器件選擇和電路制作方面應(yīng)考慮高頻率、大電源、高效率以及汽車音響方面的特定需要。
開關(guān)功率管選用金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管，相對(duì)雙極晶體管，功率FET有很多優(yōu)點(diǎn)：
1.驅(qū)動(dòng)功率較小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，能使電路結(jié)構(gòu)緊湊和小型化；
2.截止頻率高，并且不需要加反向偏置；
3.可實(shí)行簡(jiǎn)單并聯(lián)；
4.不會(huì)產(chǎn)生二次擊穿；
5.不存在存儲(chǔ)時(shí)間；
6.不會(huì)有熱擊穿。
由于蓄電池供電電壓只是12V，故主要考慮導(dǎo)通所能承受的電流值，功率較大時(shí)開關(guān)管應(yīng)采用多管并聯(lián)形式。MOSFET在Vgs超過導(dǎo)通門限電壓后，漏極電流和柵極電壓的比值呈線性增長，漏極電流對(duì)柵極電壓的變化率即跨導(dǎo)Gfs在漏極電流較大時(shí)實(shí)際上是一個(gè)常數(shù)，從圖4跨導(dǎo)Gfs與漏極電流關(guān)系圖可看出，跨導(dǎo)的上升使MOSFET管的增益正比例提高，即導(dǎo)致漏極電流的增大，而這種情況又增大了輸入電容，因此，增設(shè)推動(dòng)級(jí)使得有足夠電流對(duì)輸入電容充電，減小上升和下降時(shí)間，提高M(jìn)OSFET的開關(guān)速度。推動(dòng)級(jí)又有足夠低的輸出阻抗避免電路正反饋振蕩。另外，MOSFET在高頻工作時(shí)容易產(chǎn)生振蕩，所以，在電路板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能減小與MOSFET管腳連接線的長度，特別是柵極引線的長度。否則須用一個(gè)小電阻與MOSFET管腳串接，并使小電阻盡量靠近管子?xùn)艠O。本電路采用100Ω電阻與柵極串接，另加兩組RC回路R728、C707和R727、C708來改變MOSFET管的負(fù)載曲線，并吸收多余關(guān)斷MOSFET的能量，作為MOSFET管的開關(guān)保護(hù)電路。
變壓器的制作方面，首先必須根據(jù)輸出功率確定磁芯及其橫截面積S，它主要決定開關(guān)電源的效率。應(yīng)保證變壓器在磁化曲線線性區(qū)工作。并確定最大磁通密度Bmax，最佳的起點(diǎn)是Bmax=Bsat /2。然后再根據(jù)所需功率選擇導(dǎo)線，再由N=V×104 / 4f×Bmax×S確定初級(jí)線圈圈數(shù)，其中f為工作頻率，V為工作電壓。并根據(jù)次級(jí)所需電壓確定次級(jí)線圈圈數(shù)。
不同音響所需電壓高低不同，可適當(dāng)改變初、次級(jí)線圈圈數(shù)，及取樣電阻R717和R718阻值來獲取所需合適電壓。功率整流器不能采用普通整流二極管，由于開關(guān)電源工作于高頻狀態(tài)，故整流器應(yīng)采用高效快速恢復(fù)二極管、超快速恢復(fù)二極管或肖特基勢(shì)壘整流二極管等。
輸出濾波電容要求其ESRmax值越小越好，ESRmax值大小對(duì)輸出波紋電壓有直接影響。ESRmax=△Iout/△Vout，其中Iout=0.25Ii (Ii為設(shè)計(jì)輸出電流)。△Vout為允許輸出波紋電壓的峰-峰值。最小輸出電容可由Cout=△Iout /8f△Vout得出(其中f為工作頻率)。實(shí)際用容量應(yīng)遠(yuǎn)大于Cout，因?yàn)闉V波電容容量直接影響功放低頻的瞬態(tài)特性。
汽車音響開關(guān)電源把單12V電壓進(jìn)行升壓，輸出正負(fù)電源，其工作環(huán)境為低電壓、大電流和高頻率。制作過程主要考慮大電流、高頻率這兩方面問題。印刷板設(shè)計(jì)必須注意大電流接地部分不設(shè)阻焊層，以便制作時(shí)上錫加厚，并注意接地面積大校工作于大電流的變壓器引腳應(yīng)注意焊接工藝，防止發(fā)熱，各發(fā)熱器件須有良好的散熱。在汽車音響開關(guān)電源的設(shè)計(jì)上，只有注意元器件的選擇和印刷板布線及制作工藝，防止不必要的熱損耗和自激振蕩，才能制作出適合于特定要求的高品質(zhì)開關(guān)電源。
評(píng)論