基于D類(lèi)功放的寬范圍可調開(kāi)關(guān)電源的設計

3 在D類(lèi)放大器的基礎上進(jìn)行可調穩壓電路的設計

3．1 PWM脈沖基本頻率的設定

由于D類(lèi)功放的PWM信號頻率基于三角波發(fā)生器的頻率，而且是為音頻信號服務(wù)的，所以，三角波和PWM頻率一般都設計得較高，為150～500kHz，這使得開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓的紋波小，電源的紋波系數高。因此，這一部分仍然使用原來(lái)的三角波發(fā)生器的設計，可以不改動(dòng)原來(lái)的核心電路，特別是在使用成品D類(lèi)功放電路構造開(kāi)關(guān)電源時(shí)可以不改動(dòng)原電路。

如果不用成品D類(lèi)功放電路構造開(kāi)關(guān)電源，可以使用LM556等電路來(lái)構造三角波發(fā)生器，具體電路及振蕩頻率的計算已有很多資料介紹，不再贅述。

三角波的輸出應有足夠的幅度，一般選±VPP=±（3～5）V，以給比較電路足夠的信號強度。

3．2 電壓調整部分的設計

電壓調整部分的設計就是要改造原來(lái)的D類(lèi)功放的輸入端，即去掉原來(lái)的輸入耦合電容，把一個(gè)可調穩壓電路（如圖5所示）的輸出連接到輸入端，代替原來(lái)的音頻信號，使原來(lái)的功放輸入信號Vin=（VW＋Vf）可以隨著(zhù)WR的調節在正負區間變化。

圖5 電壓調節與采樣穩壓部分電路設計圖

3．3 穩壓部分電路的設計

作為一個(gè)開(kāi)關(guān)電源，應具有足夠的電壓穩定度，這就要有采樣電路在輸出端進(jìn)行電壓采樣，并經(jīng)過(guò)反饋電路反相回送到輸入端，通過(guò)對輸入直流電壓大小的控制完成電源的PWM脈寬調節，控制輸出電壓穩定在WR調節設定的電壓值上，電壓采樣與反饋實(shí)驗電路設計如圖5所示。

穩壓工作原理可分析如下：

在D類(lèi)功放輸入端送入一個(gè)直流電壓，在輸出端得到一個(gè)濾波后的直流電壓，輸入端的正負變化將在輸出的正負相端得到對應的正負電壓輸出，從而在采樣電路的Ro上獲得一個(gè)電壓降ΔVR，ΔVR經(jīng)反相放大后再和參考電壓進(jìn)行疊加，形成輸入端的調節電壓Vin，送入D類(lèi)功放的輸入端。例如，當輸出電壓的絕對值增加，則有

│ΔVR│↑—→│Vf│↓—→│Vin│=│VW＋Vf│↓—→PWM正或負相脈寬變窄—→輸出濾波后電壓│Uout│降低—→穩壓。反之亦然。

3．4 輸出濾波電路部分的設計與改造

D類(lèi)功放的輸出通過(guò)H橋直連濾波電路，因此，在一定條件下運用時(shí)可以省去開(kāi)關(guān)變壓器，降低整個(gè)電路的成本。

D類(lèi)功放的輸出濾波器參數（濾波電感L、濾波電容C）的大小是按照音頻輸出要求選定的，故其輸出截止頻率f較高，一般在20kHz以上。但運用到電源電路上,輸出的是一個(gè)直流電壓信號，所以，截止頻率應該很低，故濾波電感L和濾波電容C都取得較大，這可以參照一般的PWM開(kāi)關(guān)電源的參數，比如濾波電容的容量要達到1000μF以上，以盡量地濾除交流信號。這一部分的電路如圖6所示。

圖6 輸出濾波部分電路結構

3．5 基于D類(lèi)功率放大器的開(kāi)關(guān)電源整體電路設計

根據上述分析與設計構成的，基于D類(lèi)功率放大器的開(kāi)關(guān)電源整體電路設計如圖7所示，對應的輸入端的可調電壓信號、三角波及PWM波形、輸出PWM電壓波形以及濾波輸出電壓波形的對應關(guān)系如圖8所示。

圖7 基于D類(lèi)功率放大電路開(kāi)關(guān)電源電路圖

(a) 三角波發(fā)生器輸出

(b) Vin>0、Vout>0，PWM波形和負載上的電壓波形

(c) Vin0、Vout0，PWM波形和負載上的電壓波形

圖8 輸入端的可調電壓信號、三角波及PWM波形、輸出PWM電壓波形、

濾波輸出電壓波形的對應關(guān)系