D类功率放大器详解：H桥低通滤波电路与短路保护

"本文介绍了H桥互补对称输出低通滤波电路在电子病历应用成熟度评估中的应用，以及短路保护电路的设计。" 在功率放大领域，H桥互补对称输出电路是一种常见的设计，它在音频系统和电机驱动等应用中发挥着重要作用。H桥电路由四个功率开关管构成，可以实现信号的双向传输，提供了更大的灵活性。在这个例子中，使用了IRF9540和IRF540对管作为开关元件，它们都是N沟道MOSFET，具有较高的击穿电压、足够的正向导通电流以及快速的开关性能。低通滤波电路采用了四阶巴特沃兹LC滤波器，这种滤波器设计能够有效去除高频噪声，平滑输出波形，确保信号质量。四阶巴特沃兹滤波器的参数选择对滤波效果至关重要，本设计中通过计算得到了相应的电感和电容值。 D类功率放大器是现代音频功率放大器的一种高效解决方案，它克服了传统A类、B类和AB类放大器效率低和体积大的问题。D类放大器的核心特点是开关管工作在近乎完全导通或截止的状态，从而极大地提高了效率。D类放大器的工作原理是通过控制开关管的导通和截止，使得输出端得到类似方波的信号，然后通过低通滤波器恢复成接近原始的音频信号。这种方式极大地降低了集电极损耗，使得放大器的效率可接近90%。 短路保护电路则是为了防止功率放大器在负载短路时发生损坏。在图5.2.10所示的电路中，通过过流采样电阻监测电流，一旦检测到过大的电流，放大器将自动关闭或限制输出，以保护内部电路。这里的前级放大电路增益设计有助于精确检测电流变化，并及时作出反应。 学习音频功率放大器不仅需要理解各种放大类别的工作原理，还要掌握D类放大器的PWM技术应用和效率优化。D类放大器的出现，使得音频设备能够在保持高质量声音的同时，实现了更高的能效和更小的体积，适应了现代电子设备轻量化和节能的需求。对于电子病历应用成熟度评估（EMRAM），理解这些基础的电子电路知识，尤其是涉及到电源管理的部分，是至关重要的，因为它关系到系统的稳定性和可靠性。