汽車功放電路設計解析—電路圖天天讀（281）

　　功放的作用就是把來自音源或前級放大器的弱信號放大，以推動揚聲器放聲。一套良好的音響系統(tǒng)功放的作用功不可沒。

　　功放作為各類音響器材中的大塊頭，它主要是將音源器材輸入的較弱信號進行放大后，產(chǎn)生足夠大的電流去推動揚聲器進行聲音的重放。由于考慮功率、阻抗、失真、動態(tài)以及不同的使用范圍和控制調(diào)節(jié)功能，不同的功放在內(nèi)部的信號處理、線路設計和生產(chǎn)工藝上也不盡相同。

　　汽車功放電路圖

圖1 汽車功放電路圖

　　汽車音響系統(tǒng)跟家用音響一樣，使用功率放大器才能使整個系統(tǒng)完整。如果是剛接觸汽車音響的人，對于在汽車中也安裝功率放大器，甚至是安裝多個功率放大器，可能會覺得不可思議。這個要從汽車自身來講開，因為汽車的電源電壓一般只有14.4V，功率（P）＝電壓（U）x電流（I），最多能達到4x55W。如果只用主機自身的功率放大器，只能推動功率小的揚聲器，而且音量開大就會失真，聲音聽起來生硬，缺乏彈性。人耳聽覺是有限度的，其下限比所能聽到的音量上限還要少，這個可解釋為何聲音在一開始時感覺比較強烈，慢慢會覺得微弱下去。要讓任何聲音達到最逼真的狀態(tài)，對于目前技術還無法解決。擋風玻璃，內(nèi)裝飾，發(fā)動機以及車底盤和輪胎在路面行駛時所發(fā)出的噪音，對聆聽環(huán)境造成不可忽視的影響。只能加裝功率放大器，才能解決低聲壓級和后級功率不足的缺陷，來重播音樂的全部信息。如果車用功率放大器內(nèi)部使用逆變電源，將電源電壓提高到40V左右，功率也會隨之得到提高，這樣便可推動大功率揚聲器。由于儲備功率加大，提高音量就不會產(chǎn)生失真，音質(zhì)有力且富有彈性。尤其在推動大尺寸的低音揚聲器時，低音區(qū)更加延伸，聲音變得豐滿，這樣這個難題就能迎刃而解。

　　實際上功放是高保真地還原音頻信號。我們來打個簡單的比方，其實功放就好比復印機工作。為何要把這兩個風馬不相及的概念扯在一塊，聽我仔細一一道來。它們的實質(zhì)作用都是復制某物，正如復印機可以把較小的紙張復印成較大的紙張。假如你去復印A4的紙張原件，那么你除了可以得到A4紙張的復印件，還可以得到A3或A1，甚至更大的紙張，新的復印件其實就是就是原件的放大版，這個你自己根據(jù)需要可以去控制調(diào)節(jié)。功放酷似復印機，復印件并非本源的原件。經(jīng)過功放加工的信號就是原音頻的還原加強版，音量比源音頻輸入要大。它改變的只是音頻輸入的音量，而音色并無改變。如果它的音色也改變了。那么它的波長及頻率也相應有所改變。對于此話題本文將不做詳細且有深度的闡述。這個比方通俗易懂，恰如其分。現(xiàn)在，我想大家對于功放應該有了大致的認識?？偠灾＼囕d功放就是把輸入端（主機、CO播放機等等）的音頻輸入還原放大，同時使它達到足夠的強度，以至于能夠帶動喇叭工作。

　　功率放大器的工作原理就是靠電壓來控制電流通道的大小來達到控制電流大小的目的。利用三極管的電流控制作用或場效應管的電壓控制作用將電源的功率轉換為按照輸入信號變化的電流。 因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數(shù)，應用這一點，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的β倍，然后將這個信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流（或電壓）是原先的β倍的大信號，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。而場效應管則是用柵極電壓來控制源極與漏極的電流，其控制作用用跨導表示，即柵極變化一毫伏，源極電流變化一安，就稱跨導為1，功率放大器就是利用這些作用來實現(xiàn)小信號控制大信號，從而使多級放大器實現(xiàn)了大功率的輸出，并非真的將功率放大了！它們是轉化的電源功率，而不是對能量的放大。以我們目前的技術我們還是要遵守能量守恒定律的。

　　汽車功放變換器

　　汽車音響供電電源中采用DC-DC變換器，而不采用升壓式開關電源，是經(jīng)過縝密考慮的。現(xiàn)代的晶體管放大器部分仍為AB類放大，其工作電流隨信號的波動成正比變化，所以功放實際上構成變動范圍極大負載。為了避免功放輸出信號產(chǎn)生削頂失真，要求供電電源有足夠的能量儲備，當信號峰值瞬間能立即提供較大的電流 （一般PMOP即為對功放瞬間峰值功率的標稱）。顯然，也包括了電源瞬間輸出電流的能力。

　　開關電源無論采取PWM還是PCM，其能量輸出是由脈沖變壓器電磁轉換形成的，開關管導通時，向脈沖變壓器存儲磁能，開關管截止時，磁能轉換成電能，向負載提供電壓。即使負載電流瞬間增大使輸出電壓下降，穩(wěn)壓控制系統(tǒng)也只能控制開關管在下一個導通周期延長導通時間，待開關管載止后，輸出電壓上升，以圖補償負載電流增大的影響。但是，音樂的波動是千變?nèi)f化的，有時大幅度的沖出信號只是瞬間的事，若信號沖擊到來時，開關電源不能及時提供大電流，輸出電壓必然形成隨大信號下降的波形，使信號上沖受限，產(chǎn)生波形失真，等沖擊信號過后，PWM電路才輸出信號上升，開關電源再降低其輸出電壓，以使其輸出電壓穩(wěn)定?？上В@一切為時已晚，在此過程中輸出信號難免失真，同時也增大了電源紋波脈沖，使放大器的噪聲增大。

圖2 功放變換器電路圖

　　第1腳為第一組誤差放大器的反相輸入端。電路中以R2接地，使之為低電平。

　　第2腳為第一組誤差放大器的同相輸入端。由R7接入5V基準電壓。當?shù)?腳輸出高電平時，誤差放大器輸出端（第3腳）輸出恒定的低電平，該電平在TL494內(nèi)部控制比較器組成的PWM調(diào)制器，輸出最大脈寬45%，其余5%作死區(qū)時間。另外，第2腳外接C4為軟起動電容，開機瞬間C4充電使第2腳瞬間為低電平，誤差放大器輸出高電平，隨著C4充電電壓升高，第2腳電壓升高，第3腳電壓降低，使PWM比較器輸出脈寬緩增大到額定脈寬，避免開機沖擊電流損壞開關管。

　　第3腳為誤差放大器輸出端，外接R3，C1為避免誤差放大器振蕩而設。

　　第4腳為死區(qū)時間控制端，通過R6，R4從5V基準電壓分壓得到0.05V死區(qū)時間控制電壓，使兩組驅(qū)動脈沖之間有占脈寬5%的間隙。第4腳電平達到0.3V時，驅(qū)動脈沖被關斷。

　　第5，6腳為振蕩頻率控制端，外接R5，C3設定振蕩器產(chǎn)生約80KHZ的振蕩脈沖，徽調(diào)R5可使振蕩頻率為100KHZ.C3，R5與振蕩頻率的關系為：f（kHZ）=1.2/R（kΩ）·C（μF）。

　　第7腳為公共地端。

　　編輯點評：本文介紹了汽車功放的電路圖，其作用是將音頻輸進的信號進行選擇與進處理，進行功率放大，使電信號具有推動音箱的能力。車載功放的匹配主要有阻抗匹配、功率匹配。功放對音質(zhì)的影響很大，一般來說，同品牌的功放和揚聲器搭配較好，應首先考慮。