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D类音频功率放大器设计基础

作者:时间:2012-06-25来源:网络收藏
损耗

  从上式可看于功放的输出损耗是根据器件的参数来定的,即基于Qg(栅极电荷)、Rds(on)(静态漏源通态电阻)、Coss(MOSFET的输出电容)和tf(MOSFET下降时间),所以减少功放损耗应有效选择器件,图4是功放的功率损耗和K的函数关系。

D类音频功率放大器设计基础

  6、 半桥和全桥结构拓扑的对比

  和普通的AB类功放相似,D类功放可以归类成两种拓扑,分别是半桥和全桥结构。每种拓扑都各有利弊。简而言之,半桥简单,而全桥在性能上更好一些,全桥拓扑需要两个半桥功放,这样就需要更多的元器件。尽管如此,桥拓扑的固有差分输出结构可以消除谐波失真和直流偏置,就像在AB功放中一样。一个全桥拓扑允许用更好的PWM调制方案,比如量化几乎没有错误的三水平PWM方案。

  在半桥拓扑中,电源面临从功放返回来的能量而导致严重的母线电压波动,特别是当功放输出低频信号到负载时。能量回流到电源是D类功放的一个基本特性。在全桥中的一个臂倾向于消耗另一个臂的能量。所以就没有可以回流的能量。

  7、 不完美失真和噪音产生

  一个理想的D类功放没有失真,在可听波段没有噪音且效率足100%。然而,实际的D类功放并不完美并且会有失真和噪音。其不完美是由于D类功放产生的失真开关波形造成的。原因是:

  *从调制器到开关级由于分辨率限制和时间抖动而导致的PWM信号中的非线性。

  *加在栅极驱动上的时间误差,如死区时间,开通关断时间,上升下降时间。

  *开关器件上的不必要特征,比如限定电阻,限定开关速度或体二极管特征。

  *杂散参数导致过度边缘的震荡。

  *由于限定的输出电阻和通过直流母线的能量的反作用而引起得电源电压波动

  *输出LPF中的非线性。

  一般来讲,在栅极信号中的开关时间误差是导致非线性的主要原因。特别是死区时间严重影响了D类功放的线性。几十纳秒少量的死区时间很容易就产生1%以上的THD(总谐波失真),见图5(c)所示。

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  8、 死区时间(见图5(a)所示是如何影响非线性的)

  其图5(a)(b)(c)为死区时间(或称延时时间)对失真的影响示意图。D类输出级中的工作模式可以根据输出波形如何跟随输入时间可归类成三个不同的区域。在这三个不同的工作区,输出波形跟随高低端输入信号的不同边缘而变化的。

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关键词: D类 音频 功率放大器

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