汽車(chē)功放電路設計解析—電路圖天天讀（281）

　　功放的作用就是把來(lái)自音源或前級放大器的弱信號放大，以推動(dòng)揚聲器放聲。一套良好的音響系統功放的作用功不可沒(méi)。

　　功放作為各類(lèi)音響器材中的大塊頭，它主要是將音源器材輸入的較弱信號進(jìn)行放大后，產(chǎn)生足夠大的電流去推動(dòng)揚聲器進(jìn)行聲音的重放。由于考慮功率、阻抗、失真、動(dòng)態(tài)以及不同的使用范圍和控制調節功能，不同的功放在內部的信號處理、線(xiàn)路設計和生產(chǎn)工藝上也不盡相同。

　　汽車(chē)功放電路圖

圖1 汽車(chē)功放電路圖

　　汽車(chē)音響系統跟家用音響一樣，使用功率放大器才能使整個(gè)系統完整。如果是剛接觸汽車(chē)音響的人，對于在汽車(chē)中也安裝功率放大器，甚至是安裝多個(gè)功率放大器，可能會(huì )覺(jué)得不可思議。這個(gè)要從汽車(chē)自身來(lái)講開(kāi)，因為汽車(chē)的電源電壓一般只有14.4V，功率（P）＝電壓（U）x電流（I），最多能達到4x55W。如果只用主機自身的功率放大器，只能推動(dòng)功率小的揚聲器，而且音量開(kāi)大就會(huì )失真，聲音聽(tīng)起來(lái)生硬，缺乏彈性。人耳聽(tīng)覺(jué)是有限度的，其下限比所能聽(tīng)到的音量上限還要少，這個(gè)可解釋為何聲音在一開(kāi)始時(shí)感覺(jué)比較強烈，慢慢會(huì )覺(jué)得微弱下去。要讓任何聲音達到最逼真的狀態(tài)，對于目前技術(shù)還無(wú)法解決。擋風(fēng)玻璃，內裝飾，發(fā)動(dòng)機以及車(chē)底盤(pán)和輪胎在路面行駛時(shí)所發(fā)出的噪音，對聆聽(tīng)環(huán)境造成不可忽視的影響。只能加裝功率放大器，才能解決低聲壓級和后級功率不足的缺陷，來(lái)重播音樂(lè )的全部信息。如果車(chē)用功率放大器內部使用逆變電源，將電源電壓提高到40V左右，功率也會(huì )隨之得到提高，這樣便可推動(dòng)大功率揚聲器。由于儲備功率加大，提高音量就不會(huì )產(chǎn)生失真，音質(zhì)有力且富有彈性。尤其在推動(dòng)大尺寸的低音揚聲器時(shí)，低音區更加延伸，聲音變得豐滿(mǎn)，這樣這個(gè)難題就能迎刃而解。

　　實(shí)際上功放是高保真地還原音頻信號。我們來(lái)打個(gè)簡(jiǎn)單的比方，其實(shí)功放就好比復印機工作。為何要把這兩個(gè)風(fēng)馬不相及的概念扯在一塊，聽(tīng)我仔細一一道來(lái)。它們的實(shí)質(zhì)作用都是復制某物，正如復印機可以把較小的紙張復印成較大的紙張。假如你去復印A4的紙張原件，那么你除了可以得到A4紙張的復印件，還可以得到A3或A1，甚至更大的紙張，新的復印件其實(shí)就是就是原件的放大版，這個(gè)你自己根據需要可以去控制調節。功放酷似復印機，復印件并非本源的原件。經(jīng)過(guò)功放加工的信號就是原音頻的還原加強版，音量比源音頻輸入要大。它改變的只是音頻輸入的音量，而音色并無(wú)改變。如果它的音色也改變了。那么它的波長(cháng)及頻率也相應有所改變。對于此話(huà)題本文將不做詳細且有深度的闡述。這個(gè)比方通俗易懂，恰如其分?，F在，我想大家對于功放應該有了大致的認識?？偠灾?。車(chē)載功放就是把輸入端（主機、CO播放機等等）的音頻輸入還原放大，同時(shí)使它達到足夠的強度，以至于能夠帶動(dòng)喇叭工作。

　　功率放大器的工作原理就是靠電壓來(lái)控制電流通道的大小來(lái)達到控制電流大小的目的。利用三極管的電流控制作用或場(chǎng)效應管的電壓控制作用將電源的功率轉換為按照輸入信號變化的電流。 因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數，應用這一點(diǎn)，若將小信號注入基極，則集電極流過(guò)的電流會(huì )等于基極電流的β倍，然后將這個(gè)信號用隔直電容隔離出來(lái)，就得到了電流（或電壓）是原先的β倍的大信號，這現象成為三極管的放大作用。經(jīng)過(guò)不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。而場(chǎng)效應管則是用柵極電壓來(lái)控制源極與漏極的電流，其控制作用用跨導表示，即柵極變化一毫伏，源極電流變化一安，就稱(chēng)跨導為1，功率放大器就是利用這些作用來(lái)實(shí)現小信號控制大信號，從而使多級放大器實(shí)現了大功率的輸出，并非真的將功率放大了！它們是轉化的電源功率，而不是對能量的放大。以我們目前的技術(shù)我們還是要遵守能量守恒定律的。

　　汽車(chē)功放變換器

　　汽車(chē)音響供電電源中采用DC-DC變換器，而不采用升壓式開(kāi)關(guān)電源，是經(jīng)過(guò)縝密考慮的?，F代的晶體管放大器部分仍為AB類(lèi)放大，其工作電流隨信號的波動(dòng)成正比變化，所以功放實(shí)際上構成變動(dòng)范圍極大負載。為了避免功放輸出信號產(chǎn)生削頂失真，要求供電電源有足夠的能量?jì)?，當信號峰值瞬間能立即提供較大的電流 （一般PMOP即為對功放瞬間峰值功率的標稱(chēng)）。顯然，也包括了電源瞬間輸出電流的能力。

　　開(kāi)關(guān)電源無(wú)論采取PWM還是PCM，其能量輸出是由脈沖變壓器電磁轉換形成的，開(kāi)關(guān)管導通時(shí)，向脈沖變壓器存儲磁能，開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，磁能轉換成電能，向負載提供電壓。即使負載電流瞬間增大使輸出電壓下降，穩壓控制系統也只能控制開(kāi)關(guān)管在下一個(gè)導通周期延長(cháng)導通時(shí)間，待開(kāi)關(guān)管載止后，輸出電壓上升，以圖補償負載電流增大的影響。但是，音樂(lè )的波動(dòng)是千變萬(wàn)化的，有時(shí)大幅度的沖出信號只是瞬間的事，若信號沖擊到來(lái)時(shí)，開(kāi)關(guān)電源不能及時(shí)提供大電流，輸出電壓必然形成隨大信號下降的波形，使信號上沖受限，產(chǎn)生波形失真，等沖擊信號過(guò)后，PWM電路才輸出信號上升，開(kāi)關(guān)電源再降低其輸出電壓，以使其輸出電壓穩定?？上?，這一切為時(shí)已晚，在此過(guò)程中輸出信號難免失真，同時(shí)也增大了電源紋波脈沖，使放大器的噪聲增大。

圖2 功放變換器電路圖

　　第1腳為第一組誤差放大器的反相輸入端。電路中以R2接地，使之為低電平。

　　第2腳為第一組誤差放大器的同相輸入端。由R7接入5V基準電壓。當第2腳輸出高電平時(shí)，誤差放大器輸出端（第3腳）輸出恒定的低電平，該電平在TL494內部控制比較器組成的PWM調制器，輸出最大脈寬45%，其余5%作死區時(shí)間。另外，第2腳外接C4為軟起動(dòng)電容，開(kāi)機瞬間C4充電使第2腳瞬間為低電平，誤差放大器輸出高電平，隨著(zhù)C4充電電壓升高，第2腳電壓升高，第3腳電壓降低，使PWM比較器輸出脈寬緩增大到額定脈寬，避免開(kāi)機沖擊電流損壞開(kāi)關(guān)管。

　　第3腳為誤差放大器輸出端，外接R3，C1為避免誤差放大器振蕩而設。

　　第4腳為死區時(shí)間控制端，通過(guò)R6，R4從5V基準電壓分壓得到0.05V死區時(shí)間控制電壓，使兩組驅動(dòng)脈沖之間有占脈寬5%的間隙。第4腳電平達到0.3V時(shí)，驅動(dòng)脈沖被關(guān)斷。

　　第5，6腳為振蕩頻率控制端，外接R5，C3設定振蕩器產(chǎn)生約80KHZ的振蕩脈沖，徽調R5可使振蕩頻率為100KHZ.C3，R5與振蕩頻率的關(guān)系為：f（kHZ）=1.2/R（kΩ）·C（μF）。

　　第7腳為公共地端。

　　編輯點(diǎn)評：本文介紹了汽車(chē)功放的電路圖，其作用是將音頻輸進(jìn)的信號進(jìn)行選擇與進(jìn)處理，進(jìn)行功率放大，使電信號具有推動(dòng)音箱的能力。車(chē)載功放的匹配主要有阻抗匹配、功率匹配。功放對音質(zhì)的影響很大，一般來(lái)說(shuō)，同品牌的功放和揚聲器搭配較好，應首先考慮。