1、1 概述 能夠向負載提供足夠信號功率的放大電路稱為功率放大電路，簡稱功放。 功放既不是單純追求輸出高電壓，也不是單純追求輸出大電流，而是追求在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。功放電路的要求：Pomax 大，三極管極限工作 = Pomax / PV 要高失真要小第1頁/共27頁1.1 功率放大電路分類電路中晶體管的工作狀態（按一個周期導通的角度大小劃分）乙類（class-B）： 180 甲類（class-A）： 360 甲乙類（class-AB）： 180 丙類（class-C）： 180 丁類（class-D）： 開關狀態 第2頁/共27頁工作波形OtiC23ICA類OtiCB類Ot

2、iCAB類ICOtiCC類OtiCD類效率低 50% 。效率 78.5% 。效率 接近乙類效率 最高。第3頁/共27頁1.2 D類功率放大電路 D類功放是放大元件處于開關工作狀態的一種放大模式。放大元件要么處于截止狀態，要么導通狀態，晶體管相當于一個理想開關而不消耗能量。在理想情況下，效率為100%。D類功放的特點：高效；散熱小;體積小；適合大功率放大器。優點：缺點： 信號失真較為嚴重。圖1 400W D類功放模塊第4頁/共27頁2 D類功放電路結構與工作原理2.1 D類功放電路結構(1) 信號調制電路：模擬信號轉換為脈寬與信號幅度成正比的方波(PWM)。(2) 開關放大電路：將輸入方波進行功

3、率放大。(3) 低通濾波電路：濾除高次諧波，將放大后的信號加到負載上。第5頁/共27頁2.2 D類功放工作原理簡化的D類功放電路結構第6頁/共27頁fs=1KHz; fT=20KHz 第7頁/共27頁2.3 輸出PWM信號頻譜與低通濾波器(1) 輸出PWM信號的頻譜第8頁/共27頁fc=1KHzfc=8KHz(2) 二階巴特沃斯低通濾波器第9頁/共27頁3 D類功放單元電路設計3.1 D類功放總體架構第10頁/共27頁3.2 PWM調制電路三角波頻率：300KHz600KHz三角波產生電路:專用芯片運放構成的三角波產生電路比較器：集成電壓比較器LM311第11頁/共27頁3.2 功率輸出電路(

4、1) 半橋功率輸出電路第12頁/共27頁(2) 全橋功率輸出電路第13頁/共27頁(3) 實驗室現有的功率MOSFETIRF540 IRF640 IRF3710第14頁/共27頁3.4 MOSFET驅動電路 通常采用專用的驅動芯片。實驗室現有IR公司的驅動芯片，具體型號: IR2104, IR2110, IR2111.以IR2104為例說明使用方法。第15頁/共27頁第16頁/共27頁Functional Block Diagram第17頁/共27頁Typical Connection自舉電容：鉭電解充電二極管：肖特基二極管20第18頁/共27頁3.5 輸出濾波電路設計輸出濾波器通常選擇二階巴特沃斯LC低通濾波器。（1） 半橋LC濾波器設計歸一化傳遞函數第19頁/共27頁第20頁/共27頁（2） 全橋LC濾波器設計第21頁/共27頁給定RL和fc, L 、C 參數表第22頁/共27頁（3） 實際的全橋LC濾波器這兩個小電容用來濾除高頻噪聲，取值為20%的CL。第23頁/共27頁4 性能分析與改善（1）（2）（3）（4）（5）第24頁/共27頁 功率MOS管柵極驅動信號的時序誤差是輸出信號非線性失真的主要來源。驅動信號的死區時間是其中最主要的因素。第25頁/共27頁 1、功率MOS管驅動芯片的選擇