脉冲宽度调制音频功率放大器的制造方法_2

文档序号:8383368阅读:来源:国知局
的电路原理图;
[0024] 图3是所述线性光电隔离集成电路的电路原理图;
[0025] 图4是所述精密隔离放大器集成电路的电路原理图;
[0026] 图5是所述D类桥式功放放大器拓扑结构框图;
[0027] 图6是所述PWM放大调制厚膜的电路原理图;
[002引图7是所述高压功率桥及己特沃斯滤波器的电路原理图。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述,W使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0030] 请参阅图1,本发明实施例包括:
[0031] 一种脉冲宽度调制音频功率放大器,包括依次相连的线性隔离模块、PWM(Pulse Wi化hMo化lation,脉冲宽度调制)放大调制厚膜、悬浮驱动模块、高压功率桥、己特沃斯滤 波器,音频信号输入端连接线性隔离模块输入端,己特沃斯滤波器输出端连接音频功率放 大器的负载,音频功率放大器的供电电源分别经过桥式整流电路、LPF(LowPassFilter, 低通滤波器)、双闭环APFC电路后送至PWM放大调制厚膜、悬浮驱动模块、高压功率桥、己特 沃斯滤波器,PWM放大调制厚膜、悬浮驱动模块、高压功率桥及己特沃斯滤波器构成D类桥 式功放放大器拓扑结构。
[0032]所述脉冲宽度调制音频功率放大器采用供电电源自适应方式,适应任何电压值的 工频电压。电源输入端采用小功率开关电源集成电路,将市电高压直接供给音频功放,取消 了现行功放赖W工作的工频变压器和大功率开关电源变压器,同时也就减少了各种变压器 带来的能量损耗及干扰,提高了电源利用率。
[0033] 由于本发明设计在直流电源供给部分取消了流行的脉冲式开关电源W及经典的 变压器整流电源,同时取消了现有技术中的低压供电设计音频功率放大器的模式,将市电 高压直接供给音频功放,在取消了脉冲式开关电源W及变压器整流电源所必需的高频、低 频变压器后,交流-直流变换电路即本发明中的整流器仅由非线性不控二极管或娃整流元 件构成,其工作方式将导致输入电流高频谐波分量极高,对电网的污染严重,并使交流网侧 电压产生崎变,影响其它电器正常工作,因此本发明对电源的设计部分采用了有源功率因 数校正技术APFC(ActivePFC)。电源经过整流器的交流-直流变换、LPF(低通滤波器)的 滤波后送至双闭环APFC电路。
[0034] 请参阅图2,输入电压经过Effl滤波器滤波后送至整流器,整流器为单相桥式,主 电路采用DC/DC变换电路,控制电路含电压误差放大器、电流误差放大器、模拟乘法器和固 定频率的PWM控制器。内环(电流输入经PWM控制器到S及电感L)为电流环,完成对Boost 电感电流IL的采样,并采用单周期控制模式控制PWM信号的占空比。外环(输入电压采样 到乘法器、输出电压采用经比较器到乘法器)为电压环,完成输入电压与输出电压的采样。 由于整个电路采用的是闭环控制,而且电流环具有较高的增益带宽积,使跟踪误差产生的 崎变小于1%,容易实现接近于1的功率因数。双闭环APFC电路采用电流环与电压环双回 路闭环控制方式,使电源电流主动跟踪电源输入电压并及时自动调整,保持两者之间的相 位同步,并使得直流电源的总谐波含量T皿控制在5%W内,电源转换效率接近100%,从电 源输入的角度提高了电源利用率。
[0035] 经过双闭环APFC电路后将直流电源分别提供给PWM放大调制厚膜、悬浮驱动模 块、高压功率桥、己特沃斯滤波器,PWM放大调制厚膜、悬浮驱动模块、高压功率桥构成D类 桥式功放放大器拓扑结构。所述脉冲宽度调制音频功率放大器的音频信号输入先经过线性 隔离模块的电气隔离后送至D类桥式功放放大器拓扑结构,最后输出信号至音频功率放大 器的负载。
[0036] 所述线性隔离模块包括两种电路,一种是线性光电隔离集成电路,另外一种是精 密隔离放大器集成电路。
[0037] 请参阅图3,线性光电隔离集成电路由依次相连的输入差分电路、偏置电路、输出 跟随器组成,偏置电路由两个光禪电路并联组成。信号输入至输入差分电路的正输入端,输 入差分电路构成积分器,其输出端并联第一光禪电路、第二光禪电路,两个光禪电路的输出 端并联连接输出跟随器的正输入端。线性光电隔离集成电路采用偏置法和差分技术,完成 对输入音频信号的放大,W及对高低压供电电源的隔离。对于输入信号,两个光禪电路通道 增益变化相反,误差信号的在输出运放上形成迭加,从而消除了共模干扰,抵消了发光二极 管(图中未示出)的非线性失真。输入运算放大器构成积分器,防止在输出端出现=角波, 影响电路的精度;输出运算放大器设计为跟随器,完成对信号的隔离与放大。线性光电隔离 集成电路采用双通道光禪工作方式,在实现线性传输的同时,对高低压供电电源进行了隔 离,且增宽了电路的线性输出范围。
[003引请参阅图4,精密隔离放大器集成电路由隔离放大器、高增益放大器组成,隔离放 大器采用片内变压器禪合方式隔离,片内变压器输出端连接高增益放大器。精密隔离放大 器通过片内变压器禪合,对信号的输入和输出进行电气隔离,能够提供从DC到数KHz的频 率内提供0. 025%的线性度,隔离放大器内部先进行V-f转换,对产生的交流信号进行变压 器隔离,然后进行f-V转换达到隔离效果。
[0039] 结合图5,下面分别介绍D类桥式功放放大器拓扑结构的各部分电路结构。
[0040] 请参阅图6,PWM放大调制厚膜用于PWM信号的产生与调制,其由基准电压产生电 路、S角波振荡器、间歇期调整电路、误差放大器、PWM比较器W及阳T输出驱动口电路组 成,间歇期调整电路由触发器、锁存器及欠压锁定电路组成。误差放大器的负输入端连接信 号输入端、正输入端连接基准电压产生电路、输出端连接PWM比较器的负输入端,=角波振 荡器的输出端分别连接PWM比较器的正输入端、触发器的输入端,PWM比较器的输出端连接 锁存器,间歇期调整电路连接FET输出驱动口电路。误差放大器转换速率必须保证在2V/ySW上,其输入端具有一0. 3V~2V的共模抑制能力。PWM比较器完成脉冲调制,通过正 向线性S角波与输入信号(即基准电压)比较来实现PWM。FET输出驱动口电路完成对输 出功率放大器的驱动。触发器设计成分频器,得到占空比D为0. 5、频率为本振频率1/20SC 的方波。欠压锁存电路采样外部信号,起到保护FET输出驱动口电路的作用。
[0041] 所述悬浮驱动模块对PWM放大调制厚膜调制后的PWM信号采用悬浮驱动方式。由 于放大器的驱动级W及功率放大级的供电电源取消了隔离电路,使得两级供电成为了主要 矛盾。驱动级的工作电压一般在± 15V左右,而功率放大器的工作电压在300~400V之间, 采用同一个电源电压几乎是不可能的。如果采用传统的降压方案,又将导致电源效率的降 低。本发明中桥式输出方式的开关晶体管采用同一极性的MOSFEET,则上半部FET栅极的 激励电位必定要高于电源正极电位,该就要求给上管栅极激励电路设置一组独立的工作电 源,同时,需要对上管栅极的激励信号采取隔离传送。流行的隔离传送方式一般采用光禪或 脉冲
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