功率电子设计竞赛讲座D-数字功放

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1、单击此处编辑母版标题样式,*,只因准备不足，才导致失败,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011年大学生电子竞赛培训,功率电子电路设计,主讲：蒋 守 光,电子实验中心,10/27/2024,1,只因准备不足，才导致失败,第 九 部 份 数字功放设计专题,2011年大学生电子竞赛培训,10/27/2024,2,只因准备不足，才导致失败,一、数字功放原理,2011年全国大学生电子竞赛培训,10/27/2024,3,只因准备不足，才导致失败,1、简介,D类放大器是用,音频信号的幅度去线性调制高频脉冲的宽度,，功率输出管工作在,高频开关,状态。由于输出管工作在开关状态，故

2、具有极高的效率。理论上为100%，实际电路也可达到80%95%。高效D类功放实现电路主要由,PWM调制器、高速开关电路,组成。,2011年全国大学生电子竞赛培训,10/27/2024,4,只因准备不足，才导致失败,2、原理框图（1）,10/27/2024,5,只因准备不足，才导致失败,原理框图（2）,10/27/2024,6,只因准备不足，才导致失败,二、单元电路设计,1、,脉宽调制电路设计,（1）PWM调制,10/27/2024,7,只因准备不足，才导致失败,（2）SPWM调制,10/27/2024,8,只因准备不足，才导致失败,（2）SSPWM调制电路,SSPWM指调制信号正负半周分别进行

3、独立的正弦脉冲调制,+,-,+,-,三角波1,正弦波,三角波2,参数,正弦波电位,三角波1电位,三角波2电位,正弦波幅值,三角波幅值,调整原则,固定5V,5V以下粗调,5V以上连续调整,调整,固定,实现负极性（低电平脉冲宽度）调制的电平关系和电路结构,10/27/2024,9,只因准备不足，才导致失败,SSPWM调制电路,10/27/2024,10,只因准备不足，才导致失败,设计要点,1、音频,信,信号的电,压,压幅度不,能,能大于载,波,波，否则,会,会使功放,产,产生失真,。,。,2、产生,单,单极性PWM信号,比,比双极性,的,的好，在,滤,滤波后产,生,生的纹波,小,小。,3、通过,分

4、,分压电路,，,，分别给,同,同相输入,端,端和反相,输,输入端提,供,供2.5V的静态,电,电位，为,精,精确调整,在,在2.5V电位，,应,应选用精,密,密可调电,位,位器。,12/6/2022,11,只,因,因,准,准,备,备,不,不,足,足,，,，,才,才,导,导,致,致,失,失,败,败,2,、,、,载,载,波,波,发,发,生,生,器,器,采,采,用,用,宽,宽,带,带,运,运,放,放,12/6/2022,12,只,因,因,准,准,备,备,不,不,足,足,，,，,才,才,导,导,致,致,失,失,败,败,设,计,计,要,要,点,点,三,角,角,波,波,的,的,幅,幅,值,值,为,为,三,

5、角,角,波,波,频,频,率,率,为,为,12/6/2022,13,只因,准,准备,不,不足,，,，才,导,导致,失,失败,12/6/2022,14,只因,准,准备,不,不足,，,，才,导,导致,失,失败,3、,前置,放,放大,电,电路,设,设计,12/6/2022,15,只因,准,准备,不,不足,，,，才,导,导致,失,失败,设计,要,要点,1、,选,选用,宽,宽频,带,带、,低,低漂,移,移的,运,运放,。,。对,于,于uA741,和,和OP07在,相,相同,输,输入,条,条件,下,下，,当,当电,压,压增,益,益为100时,，,，对,应,应的,带,带宽,为,为10KHz,；,；对,于,于N

6、E5532，,当,当电,压,压增,益,益为100倍,时,时，,带,带宽,为,为130KHz；,对,对于TLC4502，,当,当电,压,压增,益,益为100倍,时,时，,带,带宽,为,为1.3MHz。,2、,整,整个,功,功放,的,的电,压,压增,益,益程,控,控，,在,在这,部,部分,进,进行,音,音量,调,调节,。,。,12/6/2022,16,只因,准,准备,不,不足,，,，才,导,导致,失,失败,4、,整,整形,、,、延,时,时、,驱,驱动,及,及功,放,放输,出,出电,路,路设,计,计,特点,：,：单,边,边驱,动,动,参考,电,电路,一,一：H桥,12/6/2022,17,只因,准,

7、准备,不,不足,，,，才,导,导致,失,失败,适合SSPWM波,的,的脉,冲,冲功,率,率电,路,路,参考,电,电路,二,二：,为了,采,采用,比,比较,简,简单,的,的激,励,励电,路,路，SSPWM波,的,的脉,冲,冲功,率,率电,路,路选,用,用下,图,图所,示,示结,构,构。,电,电路,工,工作,的,的特,点,点是对角,联,联合,激,激励。,12/6/2022,18,只因,准,准备,不,不足,，,，才,导,导致,失,失败,驱动,电,电路,（,（IR2130）,特点,：,：对,角,角驱,动,动,参考,电,电路,三,三：,全,全桥,12/6/2022,19,只因,准,准备,不,不足,，,，

8、才,导,导致,失,失败,全桥,电路,12/6/2022,20,只因准,备,备不足,，,，才导,致,致失败,5.,低,低通滤,波,波器设,计,计,1）归,一,一化LPF设,计,计方法,归一化,低,低通滤,波,波器设,计,计数据,，,，指的,是,是特征,阻,阻抗为,且,且,截,截止频,率,率为,的,的,基,基准低,通,通滤波,器,器的数,据,据。,在设计,巴,巴特沃,思,思型的,归,归一化LPF,的,的情况,下,下，以,巴,巴特沃,思,思的归,一,一化LPF设,计,计数据,为,为基准,滤,滤波器,，,，将它,的,的截止,频,频率和,特,特征阻,抗,抗变换,为,为待设,计,计滤波,器,器的相,应,应

9、值。,12/6/2022,21,只因准,备,备不足,，,，才导,致,致失败,对滤波,器,器截止,角,角频率,的,的变换是通过,先,先求出,待,待设计,滤,滤波器,截,截止角,频,频率与,基,基准角,频,频率的,比,比值M,，,，再用,这,这个M,去,去除滤,波,波器中,的,的所有,元,元件值,来,来计算,所,所需参,数,数，其,计,计算公,式,式如下,：,：,12/6/2022,22,只因准,备,备不足,，,，才导,致,致失败,对滤波,器,器的特,征,征阻抗,的,的变换时通过,先,先求出,待,待设计,滤,滤波器,特,特征阻,抗,抗与基,准,准滤波,器,器特征,阻,阻抗的,比,比值中K，再,用,

10、用这个K去乘,基,基准滤,波,波器中,的,的所有,电,电感元,件,件值和,用,用这个K去除,基,基准滤,波,波器中,所,所有电,容,容元件,值,值来计,算,算所需,参,参数。,其,其计算,公,公式如,下,下：,12/6/2022,23,只因准,备,备不足,，,，才导,致,致失败,对于待,设,设计的LPF,滤,滤波器,而,而言，,其,其计算,公,公式为,：,：,基准电,感,感、电,容,容如下,表,表所示,：,：,12/6/2022,24,只因准,备,备不足,，,，才导,致,致失败,12/6/2022,25,只因准,备,备不足,，,，才导,致,致失败,归一化LPF,设,设计滤,波,波器的,步,步骤

11、,12/6/2022,26,只因准备不,足,足，才导致,失,失败,2）参数,计,计算,由设计要求,，,，通频带为300Hz,20KHz，,滤波器截止,频,频率应为40KHz,。,。,低通滤波器,的,的负载为4,，,，故按最,大,大功率传输,原,原则，四阶巴特沃,思,思低通滤波,器,器的特征阻,抗,抗选为4。,截止频率变,换,换,特征阻抗变,换,换,四阶Butterworth低通,滤,滤波器的电,感,感电容参数,12/6/2022,27,只因准备不,足,足，才导致,失,失败,四阶Butterworth低通,滤,滤波器的归,一,一化LPF,基,基准滤波器,的,的参数，设,得：,待设计LPF的电容参

12、,数,数为：,、,12/6/2022,28,只因准备不,足,足，才导致,失,失败,电感采用无,损,损磁芯及细,包,包漆线绕制,而,而成，其电,感,感值可用数,字,字电桥测量,仪,仪器测量得,到,到。,，,12/6/2022,29,只因准备,不,不足，才,导,导致失败,6、信号,变,变换电路,电路采用,宽,宽带放大,器,器NE5532，,增,增益为1,，,，将功率,放,放大器双,端,端输出的,信,信号转换,为,为单端输,出,出，经RC滤波供,外,外接功率,测,测试用。,电,电路图如,下,下,：（双入,单,单出）,12/6/2022,30,只因准备,不,不足，才,导,导致失败,7、功率,测,测量及

13、显,示,示电路,功率测量,及,及显示电,路,路由真有,效,效值转换,电,电路和单,片,片机系统,组,组成真有,效,效值转换,器,器选用高,精,精度的AD637,芯,芯片，其,外,外围元件,少,少，频带,宽,宽，精度,高,高于0.5%。,12/6/2022,31,只因准备,不,不足，才,导,导致失败,8、短路,保,保护电路,峰值检波,电,电路,取样放大,比较自锁,12/6/2022,32,只因准备,不,不足，才,导,导致失败,三、整机,电,电路欣赏,12/6/2022,33,只,因,因,准,准,备,备,不,不,足,足,，,，,才,才,导,导,致,致,失,失,败,败,1,、,、,采,采,用,用SS

14、PWM,调,调,制,制,12/6/2022,34,只,因,因,准,准,备,备,不,不,足,足,，,，,才,才,导,导,致,致,失,失,败,败,2,、,、,三,三,极,极,管,管,、,、,场,场,管,管,混,混,合,合,驱,驱,动,动,12/6/2022,35,只,因,因,准,准,备,备,不,不,足,足,，,，,才,才,导,导,致,致,失,失,败,败,12/6/2022,36,只,因,因,准,准,备,备,不,不,足,足,，,，,才,才,导,导,致,致,失,失,败,败,3,、,、,基,基,于,于,互,互,补,补,驱,驱,动,动,的,的,音,音,频,频,数,数,字,字,功,功,放,放,12/6/2022,37,只因准备不,足,足，才导致,失,失败,12/6/2022,38,只因准备不,足,足，才导致,失,失败,谢 谢,祝同学们学,习,习愉快,12/6/2022,39,只因准备不,足,足，才导致,失,失败,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH IMEANA VISIONOF GOOD ONE CHERISHES ANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHES ONE TOSEEKITS FULFILLMENTREGARDLESS OFOBSTACLES.BY FAITHI BYFAITH,