D类功放原理与设计.ppt

D类功放原理与设计 Wu Yangbo Faculty of information science technology Ningbo university 2011年7月 1 概述 2 D类功放电路结构与工作原理 3 D类功放单元电路设计 4 性能分析与改善 * * 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? 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 O ω t i C 2π π 3π I C A类 O ω t i C B类 O ω t i C AB类 I C O ω t i C C类 O ω t i C D类 效率低 ≤50% 。 效率 ≤78.5% 。 效率 接近乙类 效率 最高。 1.2 D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； 适合大功率放大器。 优点： 缺点： 信号失真较为严重。 图1 400W D类功放模块 2.1 D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。。 2.2 D类功放工作原理 简化的D类功放电路结构 fs=1KHz; fT=20KHz 2.3 输出PWM信号频谱与低通滤波器 (1) 输出PWM信号的频谱 fc=1KHz fc=8KHz (2) 二阶巴特沃斯低通滤波器 3.1 D类功放总体架构 3.2 PWM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LM311 3.2 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MOSFET IRF540 IRF640 IRF3710 3.4 MOSFET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。 Functional Block Diagram Typical Connection 自举电容：钽电解 充电二极管：肖特基二极管 20 3.5 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 *