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AB類功放特點及設計技巧

我們知道,這幾年D類功放技術發展的很快,市場占有率不斷加大,但是D類功放也有它自身不足之處,還是不能完全取代AB類功放,與D類功放相比,AB類功放都有哪些優勢呢?第一,AB類功放設計相對比較簡單;第二,大多數AB類功放都是采用單面板,這樣可以減少成本;第三,外圍元器件比較少;第四,沒有EMI干擾;第五,音質較好。

AB類功放應用

并聯應用是AB類功放的應用之一,如圖1所示。IC并聯時可提高輸出電流,增加帶載能力,可以帶更低阻抗的喇叭負載。為了防止兩個放大器輸出電流不一致,在輸出端分別串聯一個小電阻,作為均壓和均流。橋接模式應用在相同的電源電壓下,橋接的輸出壓增加了一倍,輸出功率是單端模式的4倍。圖2為LM3886橋接應用電路。

圖1 AB類功放并聯應用

圖2 AB類功放LM3886橋接應用

穩定性

設計應用的穩定性很重要,設計的不完善容易引起振蕩。振蕩產生的原因很多。最常見的一種振蕩之一是波形的負半周有毛刺產生“(fuzz)”。振蕩不只出現在負半周,正弦波上的每個點都有可能產生。

對于震蕩的解決方案一般有三種,第一是加入緩沖器的方法,在輸出端加入RC消振電路(也叫茹貝爾(zobel)移相網絡;第二是放大器增益方法,大多數的AB類功放要求閉環增益大于10倍,在反饋電路中加入反饋電容,增加電路的穩定;第三是改善電源,在靠近器件的位置安裝高頻濾波電容。

散熱因素

所有的IC產品都存在熱損耗,AB類功放在運行時會有較大的熱量產生。不同的功耗取決于電源電壓和輸出負載(8Ω或4Ω)。

散熱效果取決于IC本身封裝的熱阻。θja 指的是“結與環境的熱阻”,θjc 指的是“結與外殼的熱阻”。散熱片也是以℃/W為單位的熱阻,θCS指的是“外殼與散熱片的熱阻”,θSA指的是“散熱片與環境的熱阻”。

PDMax = V2/(2×2RLoad)+PQ

其中,V為電源電壓,PQ為靜態功耗。

LM1875的PDMAX值

PDMAX=(50×50)/(2×(3.14)2×8)+(50V×70mA)

PDMAX=15.35+3.5=18.85W

大多數IC的數據手冊都有相應的“功耗”曲線,這是找出PDMAX值最簡單的方法。不是所有工作條件下的功耗都能從曲線圖找到,需要確保喇叭負載與所選的“功耗”曲線圖相對應,如圖3所示。

圖3 LM1875功耗曲線

關于器件溫度的計算,首先計算芯片的總熱阻,假設散熱片熱阻為2℃/W。

LM1875(θjc+散熱器熱阻)=(3℃/W+2℃/W)=5℃/W

考慮到芯片最大承受溫度不超過150℃,假如最大的環境溫度為50℃,芯片最高溫度可能達到的值可以計算得出。

(總熱阻) ×PDMAX+T(最大環境溫度)=(5℃/W) ×(18.85W)+50℃=144℃

找出散熱片規格簡單易行的方法如圖4所示。首先,在縱軸上找出相應的PDMAX值,然后在橫軸上確定最大環境溫度,選取適當的散熱器熱阻,在這里要注意所有的線都相交在150℃,即IC最高承受溫度。

圖4 功耗與環境溫度曲線

PCB走線

地線設計時要關注地線間的電流。從輸出信號地到電源地都屬于大電流地,輸入信號地線與輸出信號地線的線寬已經很大,不過還是存在阻抗。地線間的電流使得地線產生雜波波形。

雜波波形的產生是由于輸入信號地與輸出信號地直接相連。現在輸出信號地與輸入信號地形成電勢差,電流從輸出地流向輸入地。這將會使得在放大器的輸入信號端增加了一個雜波信號。

修改前和修改后的地線走線如圖5所示。現在輸入信號地與輸出信號地已分開走線,兩種地線在比較穩定的地線點相連接(電源濾波電容的接地點)。

關鍵詞: 三極管 驅動器 功率

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