D类功放原理与设计.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,D,类功放原理与设计,1,1,概述,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：,P,omax,大,，,三极管极限工作,=,P,omax,/,P,V,要高,失真要小,2,1.1,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,3,工作波形,O,t,i,C,2,3,I,C,A,类,O,t,i,C,B,类,O,t,i,C,AB,类,I,C,O,t,i,C,C,类,O,t,i,C,D,类,效率低,50,%,。,效率,78.5,%,。,效率 接近乙类,效率 最高。,4,1.2 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,5,2 D,类功放电路结构与工作原理,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。,6,2.2 D,类功放工作原理,简化的,D,类功放电路结构,7,f,s=1KHz;,f,T,=20KHz,8,2.3,输出,PWM,信号频谱与低通滤波器,(1),输出,PWM,信号的频谱,9,f,c=1KHz,f,c=8KHz,(2),二阶巴特沃斯低通滤波器,10,3 D,类功放单元电路设计,3.1 D,类功放总体架构,11,3.2 PWM,调制电路,三角波频率：,300KHz600KHz,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,LM311,12,3.2,功率输出电路,(1),半桥功率输出电路,13,(2),全桥功率输出电路,14,(3),实验室现有的功率,MOSFET,IRF540 IRF640 IRF3710,15,3.4 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。,16,17,Functional Block Diagram,18,Typical Connection,自举电容：钽电解,充电二极管：肖特基二极管,20,19,3.5,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,20,21,（,2,）全桥,LC,滤波器设计,22,给定,R,L,和,f,c,L,、,C,参数表,23,（,3,）实际的全桥,LC,滤波器,这两个小电容用来滤除高频噪声，取值为,20%,的,C,L,。,24,4,性能分析与改善,（,1,）,（,2,）,（,3,）,（,4,）,（,5,）,25,功率,MOS,管栅极驱动信号的时序误差是输出信号非线性失真的主要来源。,驱动信号的死区时间是其中最主要的因素。,26,1,、,功率,MOS,管驱动芯片的选择：,上升，下降时间短，死区时间较短的驱动芯片,2,、,功率,MOS,管的选择：,R,DSON,小，,Qg,较小,MOS,管,27,