PWM调制原理与HIMSS电子病历EMRAM评估的D类功率放大应用详解

本文主要探讨了PWM（脉冲宽度调制）在电子病历系统中的应用，特别是针对HIMSS（美国医疗保健信息化标准委员会）的EMRAM（电子病历应用成熟度模型）评估。在音频功率放大器的背景下，PWM技术在D类功率放大器中的运用被详细阐述。 首先，文章介绍了PWM的基本原理，即通过两个不同频率的三角波对正弦波进行调制，将正弦波的半个周期分别与高、低偏置的三角波对应，以此来控制功率开关器件的开关频率。这种调制方法可以将开关频率减半，从而降低开关损耗，提升功率放大器的效率。例如，当正弦波与高偏置三角波配合时，输出波形在半个周期内呈现矩形波，而在与低偏置三角波配合时则相反。使用H桥型驱动电路，功率放大器的工作效率得到了显著提升。 接着，文章提到了传统的音频功率放大器类型，如A类、B类和AB类，它们各有优缺点。A类放大器虽然失真小但效率低，B类放大器效率高但易产生交越失真，而AB类则结合两者特点，效率适中但仍有改进空间。随着对高效能和小型化的追求，D类（丁类）功率放大器应运而生，它利用开关状态工作，晶体管在导通时处于饱和状态，非工作时内阻极高，大大减少了能量损失。 D类放大器的概念由V·J泰勒在1958年提出，最初用于高频电路，其工作时集电极电压和基极电压呈矩形波。在实际应用中，由于难以实现理想的高频矩形脉冲，通常会添加谐波以逼近矩形波形。这样做的目的是为了减小集电极损耗，因为在集电极电流流过的整个周期内，集电极电压维持在一个较低的水平，从而降低功率损耗。 总结来说，PWM调制原理在电子病历系统的EMRAM评估中，尤其是在音频功率放大器的设计中，发挥着关键作用，通过优化开关频率和功率转换，提高了设备的能源效率和性能。同时，D类放大器的出现代表了音频功率放大器技术向着高效、节能和小型化的方向发展。