什么是D類放大器?
D類放大器能將音頻信號轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)制信號(PWM),其功率級能有效放大PWM信號并進行濾波,以驅(qū)動揚聲器。D類放大器的功率級將其輸出器件當(dāng)作開關(guān)來偏壓并運行。
D類半橋放大器與D類全橋放大器有什么不同?
半橋功率級采用一對推拉式配置的開關(guān)(見圖)。輸出濾波器和負載以中點電壓為參考。在一對半橋間接上負載和濾波器,可構(gòu)成一全橋。兩個半橋以逆相位工作,在相同的電源條件下,利用的電壓翻倍,使可輸出功率變?yōu)?倍。
為什么功率級的設(shè)計對D類放大器的性能很重要?
D類控制器的進步使音頻性能超過AB類。與控制器比較,雖然功率級似乎很簡單,但它必須與控制器的音頻性能相當(dāng),并且在電壓和電流顯著提高時也如此。
D類放大器中的輸出濾波器元件的選取原則是什么?
峰值電流下,電感必須能保持其電感值不變且不產(chǎn)生飽和。電感的磁阻損耗必須低,同時,電感常常需要屏蔽。濾波電容的損耗必須低,且溫度穩(wěn)定性好,為此,設(shè)計師通常選擇聚酯或聚丙烯電容以達到這些性能。
什么是同時導(dǎo)通(shoot through)?如何防止?
當(dāng)半橋狀態(tài)改變時,可能會發(fā)生同時導(dǎo)通現(xiàn)象。有限的開關(guān)轉(zhuǎn)換時間使要關(guān)閉的開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)與要打開的開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)輕微重疊。在重疊期間,電流從一個軌流出,通過兩個器件,進入另一個軌中,從而降低了可靠性并增加了總諧波失真(THD)?梢杂盟绤^(qū)時間來避免同時導(dǎo)通,死區(qū)時間是指每次開關(guān)轉(zhuǎn)換中,兩個開關(guān)到?jīng)]有導(dǎo)通的短暫間隔。
可以編程死區(qū)時間來優(yōu)化D類功率級性能嗎?
是的。某些門極驅(qū)動器芯片提供死區(qū)時間編程,可最大限度減小電路噪聲的影響,為沒有或不能使用反饋的系統(tǒng)提供干凈的噪聲本底。這樣,就可使開環(huán)及閉環(huán)放大器具有極佳的THD性能。
D類功率級需要什么保護方法?
功率級的最重要的保護是過流保護。保護電路可用一個電流檢測電阻,或更經(jīng)濟一點但欠精確的FET導(dǎo)通電阻。其他主要的保護特征包括測量驅(qū)動器和FET溫度,進行過溫保護,以及在故障條件下能快速切斷橋的快速斷電保護。
用什么方法使D類功率級的EMI最?
橋開關(guān)的續(xù)流二極管的反向恢復(fù)是產(chǎn)生電磁干擾(EMI)的一個主要來源。為最大限度降低這些開關(guān)尖峰,應(yīng)使橋功率電路的印刷電路板(PCB)跡線阻抗最小。通過增加門極的串聯(lián)電阻以減慢橋開關(guān)的上升和下降時間也能降低EMI,但卻使開關(guān)損耗增大。
為什么D類功率級的布局很重要?
在所有高頻開關(guān)功率應(yīng)用中,PCB的布局就是電路。優(yōu)秀的設(shè)計與勉強或根本無法工作的設(shè)計的差別就在于布局的阻抗。銅面比跡線的阻抗低。要使高電流路徑的環(huán)路面積最小。將高dV/dt信號與敏感節(jié)點分離開。仔細選擇控制電路和功率電路地的連接點。
對D類功率級,功率MOSFET的哪些特點很關(guān)鍵?
D類放大器通常以400 kHz開關(guān),使音頻譜內(nèi)沒有開關(guān)噪聲,因此,選擇最低導(dǎo)通電阻的FET還不夠。總門極電荷顯著增加了高頻下的總損耗,如果設(shè)計師沒有仔細選擇開關(guān),該損耗將會大于導(dǎo)通損耗。
D類放大器中泵是什么含義?
半橋拓撲會造成總線泵(bus pumping),造成與輸出極性相反的電源軌端電平升高,或充電。當(dāng)?shù)驼伎毡乳_關(guān)接通時,電感的能量就傳輸至該軌。放大器增益與軌電壓成比例,因此泵會帶來失真。全橋拓撲消除了泵,但卻增加了元件數(shù)量。
測試D類放大器的性能時應(yīng)考慮哪些因素?
D類放大器的輸出包含帶外的開關(guān)噪聲,使傳統(tǒng)音頻分析儀讀數(shù)產(chǎn)生錯誤。然而,只要音頻分析儀輸入濾波器合適,將能得到正確的讀數(shù)。
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