D类功放系统结构与电路设计解析类功放系统结构与电路设计解析
D类放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM或PDM的脉冲信号,然后用PWM的脉冲信
号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器。本文主要介绍了其设计方法。 总体设计分析 本系统由
高效率功率放大器(D类音频功率放大器)、信号变换电路、外接测试仪表组成,系统框图如图1所示。 图
1 系统方框图 D类功放的设计 D类放大器的架构有对称与非对称两大类,在此讨论的D类功放针对的是
对功率、体积都非常敏感的便携式应用,因此采用全电桥的对称型放大器,以充分利用其单一电源、系统小型
化的特点。D类功率放大器由PWM电路、开关功放电路及输出滤
D类放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM或PDM的脉冲信号,然后用PWM的脉冲信号去控制
大功率开关器件通/断音频功率放大器。本文主要介绍了其设计方法。
总体设计分析
本系统由高效率功率放大器(D类音频功率放大器)、信号变换电路、外接测试仪表组成,系统框图如图1所示。
图1 系统方框图
D类功放的设计
D类放大器的架构有对称与非对称两大类,在此讨论的D类功放针对的是对功率、体积都非常敏感的便携式应用,因此采
用全电桥的对称型放大器,以充分利用其单一电源、系统小型化的特点。D类功率放大器由PWM电路、开关功放电路及输出
滤波器组成,原理框图如图2所示。
图2D类音频功率放大器组成框图
采用了由比较器和三角波发生器组成的固定频率的PWM电路,用输入的音频信号幅度对三角波进行调制,得到占空比随
音频输入信号幅度变化的方波,并以相反的相位驱动上下桥臂的功率管,使功率管一个导通时另一个截止,再经输出滤波器将
方波转变为音频信号,推动扬声器发声。采用全桥的D类放大器可以实现平衡输出,易于改善放大器的输出滤波特性,并可减
少干扰。全桥电路负载上的电压峰峰值接近电源电压的2倍,可采用单电源供电。实现时,通常采取2路输出脉冲相位相反的
方法。
硬件电路设计
D类功率放大器的工作过程是:当输入模拟音频信号时,模拟音频信号经过PWM调制器变成与其幅度相对应脉宽的高频
率PWM脉冲信号,控制开关单元的开/关,经脉冲推动器驱动脉冲功率放大器工作,然后经过功率低通滤波器带动扬声器工
作。
比较器
比较器电路采用低功耗、单电源工作的双路比较器芯片LM311构成。此处为提高系统效率,减少后级H桥中CMOS管不必
要的开合,用两路偏置不同的三角波分别与音频信号的上半部和下半部进行比较,当正端上的电位高于负端的电位时,比较器
输出为高电平,反之则输出低电平。这样产生两路相互对应的PWM波信号给后级驱动电路进行处理,双路比较电路如图3所
示。
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