AB類(lèi)功放特點(diǎn)及設計技巧

我們知道，這幾年D類(lèi)功放技術(shù)發(fā)展的很快，市場(chǎng)占有率不斷加大，但是D類(lèi)功放也有它自身不足之處，還是不能完全取代AB類(lèi)功放，與D類(lèi)功放相比，AB類(lèi)功放都有哪些優(yōu)勢呢?第一，AB類(lèi)功放設計相對比較簡(jiǎn)單;第二，大多數AB類(lèi)功放都是采用單面板，這樣可以減少成本;第三，外圍元器件比較少;第四，沒(méi)有EMI干擾;第五，音質(zhì)較好。

AB類(lèi)功放應用

并聯(lián)應用是AB類(lèi)功放的應用之一，如圖1所示。IC并聯(lián)時(shí)可提高輸出電流，增加帶載能力，可以帶更低阻抗的喇叭負載。為了防止兩個(gè)放大器輸出電流不一致，在輸出端分別串聯(lián)一個(gè)小電阻，作為均壓和均流。橋接模式應用在相同的電源電壓下，橋接的輸出壓增加了一倍，輸出功率是單端模式的4倍。圖2為L(cháng)M3886橋接應用電路。

圖1 AB類(lèi)功放并聯(lián)應用

圖2 AB類(lèi)功放LM3886橋接應用

穩定性

設計應用的穩定性很重要，設計的不完善容易引起振蕩。振蕩產(chǎn)生的原因很多。最常見(jiàn)的一種振蕩之一是波形的負半周有毛刺產(chǎn)生“(fuzz)”。振蕩不只出現在負半周，正弦波上的每個(gè)點(diǎn)都有可能產(chǎn)生。

對于震蕩的解決方案一般有三種，第一是加入緩沖器的方法，在輸出端加入RC消振電路(也叫茹貝爾(zobel)移相網(wǎng)絡(luò );第二是放大器增益方法，大多數的AB類(lèi)功放要求閉環(huán)增益大于10倍，在反饋電路中加入反饋電容，增加電路的穩定;第三是改善電源，在靠近器件的位置安裝高頻濾波電容。

散熱因素

所有的IC產(chǎn)品都存在熱損耗，AB類(lèi)功放在運行時(shí)會(huì )有較大的熱量產(chǎn)生。不同的功耗取決于電源電壓和輸出負載(8Ω或4Ω)。

散熱效果取決于IC本身封裝的熱阻。θja 指的是“結與環(huán)境的熱阻”，θjc 指的是“結與外殼的熱阻”。散熱片也是以℃/W為單位的熱阻，θCS指的是“外殼與散熱片的熱阻”，θSA指的是“散熱片與環(huán)境的熱阻”。

PDMax = V2/(2×2RLoad)+PQ

其中，V為電源電壓，PQ為靜態(tài)功耗。

LM1875的PDMAX值

PDMAX=(50×50)/(2×(3.14)2×8)+(50V×70mA)

PDMAX=15.35+3.5=18.85W

大多數IC的數據手冊都有相應的“功耗”曲線(xiàn)，這是找出PDMAX值最簡(jiǎn)單的方法。不是所有工作條件下的功耗都能從曲線(xiàn)圖找到，需要確保喇叭負載與所選的“功耗”曲線(xiàn)圖相對應，如圖3所示。

圖3 LM1875功耗曲線(xiàn)

關(guān)于器件溫度的計算，首先計算芯片的總熱阻，假設散熱片熱阻為2℃/W。

LM1875(θjc+散熱器熱阻)=(3℃/W+2℃/W)=5℃/W

考慮到芯片最大承受溫度不超過(guò)150℃，假如最大的環(huán)境溫度為50℃，芯片最高溫度可能達到的值可以計算得出。

(總熱阻) ×PDMAX+T(最大環(huán)境溫度)=(5℃/W) ×(18.85W)+50℃=144℃

找出散熱片規格簡(jiǎn)單易行的方法如圖4所示。首先，在縱軸上找出相應的PDMAX值，然后在橫軸上確定最大環(huán)境溫度，選取適當的散熱器熱阻，在這里要注意所有的線(xiàn)都相交在150℃，即IC最高承受溫度。

圖4 功耗與環(huán)境溫度曲線(xiàn)

PCB走線(xiàn)

地線(xiàn)設計時(shí)要關(guān)注地線(xiàn)間的電流。從輸出信號地到電源地都屬于大電流地，輸入信號地線(xiàn)與輸出信號地線(xiàn)的線(xiàn)寬已經(jīng)很大，不過(guò)還是存在阻抗。地線(xiàn)間的電流使得地線(xiàn)產(chǎn)生雜波波形。

雜波波形的產(chǎn)生是由于輸入信號地與輸出信號地直接相連?，F在輸出信號地與輸入信號地形成電勢差，電流從輸出地流向輸入地。這將會(huì )使得在放大器的輸入信號端增加了一個(gè)雜波信號。

修改前和修改后的地線(xiàn)走線(xiàn)如圖5所示?，F在輸入信號地與輸出信號地已分開(kāi)走線(xiàn)，兩種地線(xiàn)在比較穩定的地線(xiàn)點(diǎn)相連接(電源濾波電容的接地點(diǎn))。