用两片LM3886实现输出电流及功率扩展的方法

随着大规模集成电路的发展，传统的由分离元件组成的功率放大器正在被高度集成化的功率模块所代替。尤其在输出功率为２０～５０Ｗ之间的功率电源和标准源的设计当中，许多生产厂家在功率输出级均采用了先进的大规模集成功放，这既节约了成本，又缩短了电路调试周期，同时增强了仪器的可靠性，对产品的规模化和标准化生产带来很大的益处，因此大规模集成功率放大器在功率放大器设计中已成为设计者的第一选择，应用前景越来越广阔。 １　ＬＭ３８８６的引脚功能 ＬＭ３８８６是美国国家半导体公司（ＮＳＣ）生产的一款高保真功率放大器，采用１１脚ＴＯ－２２０封装的引脚排列如图１所示，芯片和散热器间不需要绝缘，其主要电气参数如表１所列。各引脚的功能如下： １、５脚：正电源输入; ３脚：输出; ４脚：负电源输入; ７脚：地; ８脚：静音控制; ９脚：反相输入; １０脚：同相输入; ２、６、１１脚：空脚。 ＬＭ３８８６具有如下特性： ● 具有输出电压短路保护和电流开路保护功能； ● 具有过压和过热保护功能； ● 具有欠压保护功能，即供电电压低于１０Ｖ将自动停止工作。 表1 LM3886的主要参数 参 数 最小值 典型值 最大值 单 位 电源电压 %26;#177;10 %26;#177;15 %26;#177;42 V 静态电流 30 50 85 mA 输出功率 38 68 135/Peak W 开环电压增益 90 115 　 dB 转折电压增益 8 19 　 V/μs 信噪比 92.5 110 　 dB 输出电流 　 7 11.5 A ２　ＬＭ３８８６在功率电源中的应用 ＬＭ３８８６主要是针对音响放大器而设计的一款芯片，而音响放大器和功率电源放大器工作状态是有区别的，前者主要工作在瞬时功率状态，后者则工作在恒定功率状态，因此在散热方面，前者不需要风扇，而后者必须加风扇来帮助散热。尤其在用作电流放大器时，由于功率电源输出的交流电流需要恒流输出，不论所带负载是大还是小，其消耗的总功率都是一定的，当负载为零或很小时，供电电源的全部电压均落在ＬＭ３８８６上，而输出的电流又要保持不变，这样在ＬＭ３８８６上消耗的功率将非常大，即使增加散热器的面积和体积，ＬＭ３８８６的温度上升速度也非常快，几秒钟内将使其无法正常工作。例如，在ＬＭ３８８６输出交流电流为５Ａ，输出功率为３０Ｗ时，需要供电电压为%26;#177;２５Ｖ以上，此时当负载为零（短路状态）时，%26;#177;２５Ｖ的压降将全部落在ＬＭ３８８６上，ＬＭ３８８６本身所消耗的功率将达到１２５Ｗ，迅速上升的温度将使ＬＭ３８８６处于过热保护状态而无法工作。 为解决上述问题，可在功率电源放大器中设计两片ＬＭ３８８６作为电流功率放大器，通过两片ＬＭ３８８６输出电流的叠加可产生所需输出的电流值。其具体线路如图２所示。 ＬＭ３８８６－１是一跨导功率放大器，其输出电流的变化由输入电压信号控制，由图２可知，ＬＭ３８８６－１的输出电压为Ｖ１，其大小将随负载的大小而变化；ＬＭ３８８６－２是一电压比例放大器（１：１），其输出电压始终跟随Ｖ１的变化，即Ｖ２＝Ｖ１；Ｖ１＝ＩａＲｍ＋Ｉｏ（ＲＬ＋Ｒｔ），Ｖ２＝ＩｂＲｍ＋Ｉｏ（ＲＬ＋Ｒｔ）因为Ｖ１＝Ｖ２，所以Ｉａ＝Ｉｂ；而输出电流则为Ｉｏ＝Ｉａ＋Ｉｂ＝２Ｉａ＝ＶｉＲｆ／（Ｒ１Ｒｔ）。通过以上计算和分析可知，由两片ＬＭ３８８６通过不同工作方式的级联，使输出电流和功率得到扩展。