D类功放原理与设计.ppt

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1、D类功放原理与设计WuYangboFacultyofinformationscience&technologyNingbouniversity2011年7月1概述能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。功放电路的要求：Pomax大，三极管极限工作=Pomax/PV要高失真要小1.1功率放大电路分类电路中晶体管的工作状态（按一个周期导通的角度大小划分）乙类（class-B）：180

2、甲类（class-A）：360甲乙类（class-AB）：>180丙类（class-C）：<180丁类（class-D）：开关状态工作波形OωtiC2ππ3πICA类OωtiCB类OωtiCAB类ICOωtiCC类OωtiCD类效率低≤50%。效率≤78.5%。效率接近乙类效率最高。1.2D类功率放大电路D类功放是放大元件处于开关工作状态的一种放大模式。放大元件要么处于截止状态，要么导通状态，晶体管相当于一个理想开关而不消耗能量。在理想情况下，效率为100%。D类功放的特点：高效；散热小;体积小；适合大

3、功率放大器。优点：缺点：信号失真较为严重。图1400WD类功放模块2D类功放电路结构与工作原理2.1D类功放电路结构(1)信号调制电路：模拟信号转换为脉宽与信号幅度成正比的方波(PWM)。(2)开关放大电路：将输入方波进行功率放大。(3)低通滤波电路：滤除高次谐波，将放大后的信号加到负载上。。2.2D类功放工作原理简化的D类功放电路结构fs=1KHz;fT=20KHz2.3输出PWM信号频谱与低通滤波器(1)输出PWM信号的频谱fc=1KHzfc=8KHz(2)二阶巴特沃斯低通滤波器3D类功放单元电路设计3.1

4、D类功放总体架构3.2PWM调制电路三角波频率：300KHz~600KHz三角波产生电路:专用芯片运放构成的三角波产生电路比较器：集成电压比较器LM3113.2功率输出电路(1)半桥功率输出电路(2)全桥功率输出电路(3)实验室现有的功率MOSFETIRF540IRF640IRF37103.4MOSFET驱动电路通常采用专用的驱动芯片。实验室现有IR公司的驱动芯片，具体型号:IR2104,IR2110,IR2111……..以IR2104为例说明使用方法。FunctionalBlockDiagramTypical

5、Connection自举电容：钽电解充电二极管：肖特基二极管203.5输出滤波电路设计输出滤波器通常选择二阶巴特沃斯LC低通滤波器。（1）半桥LC滤波器设计归一化传递函数（2）全桥LC滤波器设计给定RL和fc,L、C参数表（3）实际的全桥LC滤波器这两个小电容用来滤除高频噪声，取值为20%的CL。4性能分析与改善（1）（2）（3）（4）（5）功率MOS管栅极驱动信号的时序误差是输出信号非线性失真的主要来源。驱动信号的死区时间是其中最主要的因素。1、功率MOS管驱动芯片的选择：上升，下降时间短，死区时间较短的驱动

6、芯片2、功率MOS管的选择：RDSON小，Qg较小MOS管