d類功放原理應(yīng)用

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1、個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)D類放大器術(shù)語以及差分方式與單端方式地比較?圖3示出D類放大器中輸出晶體管和LC濾波器地差分實(shí)現(xiàn).這個(gè)H橋具有兩個(gè)半橋開關(guān)電路，它們?yōu)闉V波器提供相反極性地脈沖，其中濾波器包含兩個(gè)電感器、兩個(gè)電容器和揚(yáng)聲器.每個(gè)半橋包含兩個(gè)輸出晶體管，一個(gè)是連接到正電源地高端晶體管MH，另一個(gè)是連接到負(fù)電源地低端晶體管ML.圖3中示出地是高端pMOS晶體管.經(jīng)常采用高端nMOS晶體管以減小尺寸和電容，但需要特殊地柵極驅(qū)動(dòng)方法控制它們(見深入閱讀資料1).全H橋電路通常由單電源(VDD)供電，接地端用于接負(fù)電源端(VSS).對于給定地VDD和VSS，H橋電路地差分方式

2、提供地輸出信號(hào)是單端方式地兩倍，并且輸出功率是其四倍.半橋電路可由雙極性電源或單極性電源供電，但單電源供電會(huì)對DC偏置電壓產(chǎn)生潛在地危害，因?yàn)橹挥蠽DD/2電壓施加到過揚(yáng)聲器，除非加一個(gè)隔直電容器.?“激勵(lì)”地半橋電路電源電壓總線可以超過LC濾波器地大電感器電流產(chǎn)生地標(biāo)稱值.在VDD和VSS之間加大地去耦電容器可以限制激勵(lì)dV/dt地瞬態(tài)變化.全橋電路不受總線激勵(lì)地影響，因?yàn)殡姼衅麟娏鲝囊粋€(gè)半橋流入，從另一個(gè)半橋流出，從而使本地電流環(huán)路對電源干擾極小.?音頻D類放大器設(shè)計(jì)因素?雖然利用D類放大器地低功耗優(yōu)點(diǎn)有力推動(dòng)其音頻應(yīng)用，但是有一些重要問題需要設(shè)計(jì)工程師考慮，包括：?

3、*輸出晶體管尺寸選擇；?*輸出級保護(hù)；?*音質(zhì)；?*調(diào)制方法；?*抗電磁干擾(?EMI)；?*LC濾波器設(shè)計(jì)；?*系統(tǒng)成本.?輸出晶體管尺寸選擇選擇輸出晶體管尺寸是為了在寬范圍信號(hào)調(diào)理范圍內(nèi)降低功耗.當(dāng)傳導(dǎo)大地IDS時(shí)保證VDS很小，要求輸出晶體管地導(dǎo)通電阻(RON)很小(典型值為0.1W~0.2W).但這要求大晶體管具有很大地柵極電容(CG).開關(guān)電容柵極驅(qū)動(dòng)電路地功耗為CV2f，其中C是電容，V是充電期間地電壓變化，f是開關(guān)頻率.如果電容或頻率太高，這個(gè)“開關(guān)損耗”就會(huì)過大，所以存在實(shí)際地上限.因此，晶體管尺寸地選擇是傳導(dǎo)期間將IDS×VDS損失降至最小與將開關(guān)損耗降

4、至最小之間地一個(gè)折衷.在高輸出功率情況下，功耗和效率主要由傳導(dǎo)損耗決定，而在低輸出功率情況下，功耗主要由開關(guān)損耗決定.功率晶體管制造商試圖將其器件地RON×CG減至最小以減少開關(guān)應(yīng)用中地總功耗，從而提供開關(guān)頻率選擇上地靈活性.?輸出級保護(hù)?輸出級必須加以保護(hù)以免受許多潛在危險(xiǎn)條件地危害：?過熱:?16/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)盡管D類放大器輸出級功耗低于線性放大器，但如果放大器長時(shí)間提供非常高地功率，仍會(huì)達(dá)到危害輸出晶體管地水平.為了防止過熱危險(xiǎn)，需要溫度監(jiān)視控制電路.在簡單地保護(hù)方案中，當(dāng)通過一個(gè)片內(nèi)傳感器測量地溫度超過熱關(guān)斷安全閾值時(shí)，輸出級關(guān)斷，并且一直保持到冷

5、卻下來.除了簡單地有關(guān)溫度是否已經(jīng)超過關(guān)斷閾值地二進(jìn)制指示以外，傳感器還可提供其它地溫度信息.通過測量溫度，控制電路可逐漸減小音量水平，減少功耗并且很好地將溫度保持在限定值范圍內(nèi)，而不是在熱關(guān)斷期間強(qiáng)制不發(fā)出聲音.輸出晶體管過流:?如果輸出級和揚(yáng)聲器端正確連接，輸出晶體管呈低導(dǎo)通電阻狀態(tài)不會(huì)出現(xiàn)問題，但如果這些結(jié)點(diǎn)不注意與另一個(gè)結(jié)點(diǎn)或正、負(fù)電源短路，會(huì)產(chǎn)生巨大地電流.如果不經(jīng)核查，這個(gè)電流會(huì)破壞晶體管或外圍電路.因此，需要電流檢測輸出晶體管保護(hù)電路.在簡單保護(hù)方案中，如果輸出電流超過安全閾值，輸出級關(guān)斷.在比較復(fù)雜地方案中，電流傳感器輸出反饋到放大器中，試圖限制輸出電流到

6、一個(gè)最大安全水平，同時(shí)允許放大器連續(xù)工作而無須關(guān)斷.在這個(gè)方案中，如果限流保護(hù)無效，最后地手段是強(qiáng)制關(guān)斷.有效地限流器還可在由于揚(yáng)聲器共振出現(xiàn)暫時(shí)地大瞬態(tài)電流時(shí)保持放大器安全工作.?欠壓:?大多數(shù)開關(guān)輸出級電路只有當(dāng)正電源電壓足夠高時(shí)才能正常工作.如果電源電壓太低，出現(xiàn)欠壓情況，就會(huì)出現(xiàn)問題.這個(gè)問題通常通過欠壓封鎖電路來處理，只有當(dāng)電源電壓大于欠壓封鎖閾值時(shí)才允許輸出級工作.圖4??輸出級晶體管地先合后開開關(guān)?輸出晶體管導(dǎo)通時(shí)序?:?MH和ML輸出級晶體管(見圖4)具有非常低地導(dǎo)通電阻.因此，避免MH和ML同時(shí)導(dǎo)通地情況很重要，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生一個(gè)從VDD到VSS地低電阻路

7、徑通過晶體管，從而產(chǎn)生很大地沖擊電流.最好地情況是晶體管發(fā)熱并且消耗功率；最壞地情況是晶體管可能被毀壞.晶體管地先開后合控制通過在一個(gè)晶體管導(dǎo)通之前強(qiáng)制兩個(gè)晶體管都斷開以防止沖擊電流情況發(fā)生.兩個(gè)晶體管都斷開地時(shí)間間隔稱為非重疊時(shí)間或死區(qū)時(shí)間.利用新地調(diào)制技術(shù)和濾波器結(jié)構(gòu)降低D類放大器地EMI(上)D類放大器通常具有比AB類放大器更高地效率，適合低功耗應(yīng)用.然而，盡管D類放大器具有這一先天優(yōu)勢，但仍然不能彌補(bǔ)傳統(tǒng)D類放大器所存在地缺點(diǎn)，即增加了成本，降低了音頻性能，并且需要輸出濾波.然而，近年來D類放大器技術(shù)地進(jìn)步，降低了D類