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工程師參考手冊(四):D類功放設(shè)計須知

作者: 時間:2013-09-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
巴特沃思濾波器在通帶BW內(nèi)最大平坦幅度特性好,易實現(xiàn),因此視聽產(chǎn)品多采用等效內(nèi)阻小,輸出功率大的LC二階巴特沃思濾波器如圖4所示。

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  1.5 負反饋

  負反饋是LPF電路,將檢測到的輸出級音頻成分反饋到輸入級,與輸入信號比較,對輸出信號進行補償、校正、噪聲整形,以此改善功放線性度,降低電源中紋波(電源抑制比,PSRR)。負反饋可減小通帶內(nèi)因脈沖寬度調(diào)制、輸出級和電源電壓變化而產(chǎn)生的噪聲,使輸出PWM中低頻成分總能與輸入信號保持一致,以得到很好的THD,使聲音更加豐富精確。

  1.6 功耗效率分析

  D類效率在THD《7%情況下,可達85%以上效率,遠高于普及使用的最大理論效率78.5%的線性功放。根本原因在于輸出級MOSFET完全工作在開關(guān)狀態(tài)。理論上,效率為:

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  假設(shè)MOSFET導通電阻為RON,所有其他無源電阻為RP,濾波器電阻為RF,負載電阻為RL,則不考慮開關(guān)損耗的效率為:

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  式中:fOSC是振蕩器頻率;tON和tOFF分別是MOSFET開、關(guān)頻率。此時效率為:

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  由上述公式得知,中負載RL,相對其他電阻,比值越大效率越高;MOSFET作為續(xù)流開關(guān),所消耗的功率幾乎等于MOSFET導通阻抗上I2RON損耗和靜態(tài)電流總和,相比較輸出到負載的功率幾乎可忽略。所以,其效率遠高于線性功放,如圖5所示。非常適應現(xiàn)今綠色節(jié)能的要求,適合被平板等數(shù)字視聽產(chǎn)品規(guī)模使用。

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  2 D類功放需要注意的關(guān)鍵點

  在D類設(shè)計應用中需注意以下幾點:

  2.1 Deadtime(死區(qū)校正)

  全橋MOSFET管輪流成對導通,理想狀態(tài)一對導通,另一對截止,但實際上功率管的開啟關(guān)斷有一個過程。過渡過程中,必有一瞬間,如圖3所示,在IN1/IN3尚未徹底關(guān)斷時IN2/IN4就已開始導通;因MOSFET全部跨接于電源兩端,故極端的時間內(nèi),可能會有很大的電壓電流同時加在4個MOSFET上,導致功耗很大,整體效率下降,而且器件溫升加劇,燒壞MOSFET,降低可靠性。為避免兩對MOSFET同處導通狀態(tài),引起有潛在威脅的很大短路電流,應保證一對MOSFET導通和另一對MOSFET截止期間有一個很短的停滯死區(qū)時間(Dead-time),這個時間由Logic邏輯控制器控制,以有效保證一組MOSFET關(guān)斷后,另一組MOSFET再適時開啟,減小MOSFET損耗,提高放大器效率。

  但Deadtime設(shè)置不當,將出現(xiàn)如下問題:



關(guān)鍵詞: 工程師 參考手冊 D類功放

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