基于SG3525A的D类数字功放打算与告终

2020-03-10 09:58 shenhua

  D类功放的突出优点是效率特别高,这是因为它的输出电路工作在开关状态;而要开关工作又必须进行调制,常用的调制方式是正弦脉宽调制(SPWM)。D类功放的框图如下图1所示。

  驱动电路的任务是驱动H全桥的场效应管,为了驱动高端管子,驱动电路应具有自举浮地功能。

  这里可以选用两只廉价的IR2101来实现。IR2101内部框图、引脚图如下图3(a)、3(b)所示。

  引脚7是高端输出(HO),引脚5是低端输出(LO),引脚1是低端电源电压(VCC),引脚8是高端浮置电源电压(VB),引脚4是低端电源公共端(COM),引脚6是高端浮置电源公共端(VS),引脚2是高端逻辑输入控制端,(HIN)引脚3是低端逻辑输入控制端(LIN)。

  载频发生器、调制电路、死区控制电路可以由一片SG3525A实现。SG3525A是电压控制模式的PWM控制与驱动器(UC3525A、KC3525A同,用SG3525B可以直接替换),它主要用于开关电源。

  它的内部主要由基准电源、误差放大器、振荡器、PWM比较器、触发器、输出电路等组成,封装形式有16脚DIP封装,其引脚功能及特点如下:

  1脚:误差放大器反相输入;2脚:误差放大器同相输入;3脚:振荡器外同步控制输入,若采用内部振荡时钟信号,该脚悬空或接高电平;若采用外同步时钟信号,该脚接地,并且外同步时钟应从4/5脚输入;4脚:内部振荡器输出端,外同步时为外同步时钟输入端;5脚:外接定时电容端;6脚:外接定时电阻端,与5脚共同决定内部振荡器的振荡频率;7脚:外接放电电阻端,它与5脚电容决定PWM驱动信号A路输出与B路输出间的死区时间;8脚:外接软启动电容端;9脚:内部PWM比较器输入端;10脚:外部控制端,接低电平时芯片内部工作;接高电平时,芯片内部被关断;11脚:PWM驱动信号A路输出;12脚:地端;13脚:集电极开路输出端,应用时,一般与Vin间接一个小阻值电阻;14脚:PWM驱动信号B路输出端;15脚:芯片电源端;16脚:内部基准电源输出端。其内部框图如下图6所示。

  SG3525A的内部振荡器为一个三角波发生器,它的振荡频率由6脚的电阻和5脚的电容决定。内部还有一个PWM比较器,当9脚输入电压发生变化时,三角波和输入电压的交点发生变化,比较器输出脉宽发生变化,从而实现脉宽调制(PWM)。如果我们在其9脚输入具有输入音频信号幅值和频率信息的直流电压,则其输出脉宽就一定反映音频信号幅值和频率的变化。由SG3525A构成的音频SPWM电路如下图7所示。其振荡频率fo可以选择在300kHz上下,它与Rt、Ct、Rd有关,可以在其数据手册中通过查表得到。

  为了将音频叠加在直流电压上送至SG3525A的9脚,将双电源运放设计成单电源应用,这样既放大了音频信号又将SG3525A的9脚偏置在一定的直流电压上,即,使SG3525A在无信号输入时的中心脉冲占空比偏置在一定值上。图中运放采用OP07,其同相输入端由R2、R3,分压后偏置在U3=VCC★R3/(R2+R3)上,使其6脚亦即SG3525A的9脚也偏置在此值上,在无信号输入时SG3525A的输出脉冲占空比也偏置在相对应的值上;当有音频信号输入时,OP07的输出6脚即SG3525A的9脚直流电压为:

  由图可知,SG3525A的9脚直流电压按输入信号规律变化。则,SG3525A输出脉冲占空比随输入信号在偏置点上下按信号规律变化,从而实现SPWM调制。

  使用SG3525A的D类数字功率放大器具有电路简单、无须调整、输出功率大、电源效率高、功率元件发热小等优点。由于功率元件外接,还特别适合较大功率的场合;另外,除了功率元件外还很容易实现集成,是一种很有发展前途的电路。