用栅极驱动器集成电路制作的100W数字功率放大器

最新更新时间:2013-11-15来源: 互联网关键字:栅极驱动器  集成电路  数字功率  放大器 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
当数字功率放大器的输出功率大于50W之后,就无法只用单片全集成的集成电路来构成放大器,必须采用栅极驱动器集成电路与大功率MOS-FET组合的构成方式。这里介绍一款用通用运算放大器、通用逻辑集成电路、栅极驱动器及大功率MOS-FET组成的单声道100W/8绞?忠羝倒β史糯笃鳌?图1是该数字放大器的电路图。输入端用运算放大器接成积分电路,并从D类输出级引入负反馈。通过引入负反馈可以实现自澈振荡和改善音频带域内的各种特性。振荡频率约为300kHz。

由于加有负反馈,所以即使D类输出级所加的电源电压有所变动,对放大器的增益也影响不大。所以电源电路采用变压器电源,不对电源电压进行稳压。
为了在负载电阻8缴鲜涑?00W的功率,其电源电压应至少等于输出信号的最大振幅和D类输出级的电压损失之和。经计算可知输出信号的最大振幅为40V左右,所以电源电压至少应大于±40V。再考虑到输出级的电压损失和电源的负载特性,无负载时所需的电源电压至少应比上面的确良±40V电压高出20%,所以把无负载时的电源电压定为±50V。顺便说一句,输出级的电压损失包括大功率MOS-FET的导通电阻和输出端低通滤波器的电感的直流电阻(约50M剑┮?鸬牡缪菇怠8昧讲糠值牡缪菇翟?00W输出时约为0.7V[5×(0.09+0.05)]。
该电路的振荡频率由运算放大器构成的积分器和后面的开关电路的延迟时间及负反馈量来决定。积分器为二阶积分器,增大音频范围内的负反馈量可以改善放大器的失真率。
与运算放大器相连接的晶体三级管Tr1是电平移动电路。由于半桥驱动器集成电路IR2010是单电源供电的集成电路,需要将以地电位为基准的积分器输出向以负电源为基准进行电平移动。
将电平移动后的信号进入CMOS逻辑电路的反相器。用第一个反相器把信号变换成1此特的信号。为了向IR2010输入时间精度高(脉冲前、后沿陡峭)的PWM信号,用后面的多个反相器对脉冲波形进行整形。这样做还可以减小驱动器集成电路内逻辑延迟时间的不一致造成的影响。
驱动器集成电路的供电电压较高,由源电压会随开关状态产生变动,内部逻辑的阀值会产生变化,导致延迟时间不一致。当这种不一致过大时会引起大功率MOS-FET的开关定时不准确,空载时间变动,最终导致失真率变恶化。为了减小这种恶化,应加大驱动器集成电路的输入信号,并使输入信号的上升沿和下降沿尽量地陡。另外,驱动器集成电路的延迟时间是振荡所需的延迟时间的一部分。
在IR2010的内部为了驱动后面的D类输出级的两只大功率MOS-FET,分别集成有两个驱动电路。上部驱动电路的电源是通过自举电路来提供的,图1中的C28(3.3礔)和D21即是自举电容和自举二极管。上部驱动电路部分与其他部分间的耐压达200V,是通过耐压200V的结来实现隔离的。
对IR2010来说,输出的驱动信号导通延迟时间比关断延迟时间长30nS左右,所以在驱动器集成电路的输入级可不必设置空载时间形成电路。为了实现低失真率,空载时间应短一些为好。但是当空载时间过短时,穿通电流将增大。
对于数字放大器来说,在过载时会反复出现周期短的峰值很大的浪涌电压。大功率MOS-FET的耐压至少应大于该浪涌电压和电源电压之和。经计算MOS-FET的最低耐压为130V,所以选用了耐压为150V的IRFB23N15D。该管的栅极总电荷量Qg≤56nC,导通电阻RDS(on)≤90m蕉己苄。?屎嫌糜谝?00kHz通断的数字功率放大器。
对于自激振荡型数字放大器来说如果不能确保在开关频率以上也能正常工作,其各种特性将会恶化。另外输入级的噪声特性对输出端的噪声电平的影响较大,所以运算放大了器要选用低噪声的运算放大器。在该放大器中选用了在高速和低噪声特性方面均比较优秀的LM6361。
采用表面安装的电容器有利于降低浪涌电压。输出低通滤波器采用了4阶LC滤波器。为了减小电感线圈的体积和直流电阻,又不出现失真,电感线圈采用了导磁率低的磁芯,在T-106的磁芯上用?.0的聚氯基甲酸酯线绕38圈。电感量为19.5礖。
C6和R15是由于一般的扬声器的阻抗在高频时会上升,所以特意接入的校正电路。
该机小信号电路和驱动器集成电路的电源用三端稳压器构成。D类输出级用的主电源(VDD和VSS)如果没有必要稳压的话,一般可采用变压器式的电源电路,这种方式比开关电源还省电。
  图2是该机的频率特性,图3是该机的失真率特性。就其特性而言还不能与模拟放大器相比,但数字放大器是发展方向,总有一天数字放大器会成为音频放大器的主流。
关键字:栅极驱动器  集成电路  数字功率  放大器 编辑:神话 引用地址:用栅极驱动器集成电路制作的100W数字功率放大器

上一篇:不断超越 勇攀高峰 记QUAD 909MONO后级放大器
下一篇:详解AB类功率放大器

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 20:52

Wide I/O与HMC标准带动 3D IC矽穿孔制程需求看涨
    3D IC矽穿孔制程将是实现下世代记忆体/逻辑晶片堆叠标准的关键技术。随着Wide I/O与HMC等新兴记忆体规格迈向立体堆叠结构,矽穿孔技术的重要性也跟着水涨船高,全球半导体标准组织及供应链业者无不积极投入研发。未来,制程技术与标准之间的发展也将相辅相成,让3D IC在2013年后逐渐放量。 电子产品与应用不断推陈出新,功能升级需求也推动半导体技术进步,其中,三维晶片(3D IC)矽穿孔(TSV)制程即为突破摩尔定律(Moore’ s Law)的关键技术之一,新方案可大幅缩短晶片讯号传送距离,提升频宽效能、降低功率逸散并节省面积;同时还可将异质晶片垂直整合,得到更快的处理速度与运作频宽。   这些优势已吸引如高速运算系统处
[手机便携]
谢金河:台湾IC设计出走关键在技术升级有限
     电子束检测设备汉微科昨天宣布重大讯息,由汉微科董事长许金荣(右)、财务长沈孝廉(左)一同现身,宣布将与荷商艾司摩尔(ASML)签署股份转换契约,ASML将以1000亿台币现金收购汉微科全部流通在外股份,该笔交易将于第4季完成,预计今年第4季汉微科将下市。记者许正宏/摄影 分享 财信传媒董事长谢金河指出,汉微科以千亿台币出售给荷兰ASML,震惊资本市场。台湾IC设计公司不愿龙困浅滩,纷纷出走,关键在台湾的IC设计公司技术升级有限。 谢金河在脸书贴文感慨,联发科坚守手机芯片领域,如今必须跟大陆手机厂结盟;辉达(Nvidia)成功掌握新起的互动实境,及视觉运算技术,给台湾IC设计产业很大的启发。 他
[手机便携]
RD627多音勒效应传感器专用集成电路的应用
    摘要: RD627是一种新颖的多普勒效应传感器件,是利用超声波传播的多普勒效应而制成的一种传感器,它能将物体移动时的位移信号转换成相应的电信号。该器件可广泛应用于各种自动灯具、自动门及防盗报警器等方面。     关键词: 多普勒效应传感器 检测 转换 RD627 1 概述 RD627多普勒效应传感器采用单列7脚直插式塑料封装,其管脚排列如图1所示。图2是它的内部电路功能框图,可以看出,RD627由振荡器、发射器、检测器、多普勒信号放大器、限幅器及稳压电源等部分组成。 振荡器产生的微波信号经发射器由于第1、2脚送至外接天线发射到空间,产生一个立体空间微波防护区,当人或其他物体在该防护区移动时
[网络通信]
罗德与施瓦茨推出世界首款传输特性可调的宽带功率放大器
R&S BBA130是罗德与施瓦茨推出的世界首款允许用户在80MHz至6GHz的范围内,根据特定应用的要求可优化传输特性的宽带功率放大器。在模块运行时晶体管的工作状态可在A类和AB类间调整。输出端口的失配容限也可以改变,能提供更高的功率。仅一个功放即可涵盖设计和生产验证中的各种测试场景。 新技术和创新,如eMobility、物联网、5G和卫星通信,正在推动市场,给无线通信领域带来更多新的发展,特别是射频器件、射频子系统和系统。罗德与施瓦茨的R&S BBA130宽带放大器系列可应用在设计和产品验证的广泛测试中。R&S BBA130宽带功率放大器是针对研发、生产和质量保证而设计的,在80MHz至6GHz的频率范围内可提供22W至4
[模拟电子]
东芝扩大单线信号输入照明LED驱动器IC产品阵容
   东芝 公司旗下存储与电子元器件解决方案公司今日宣布推出“TB62D787FTG”,该产品为一款新的单线信号输入、24通道输出LED驱动器IC,适用于游乐设备和LED照明应用。样品发货即日启动,量产计划于六月开始。下面就随模拟电子小编一起来了解一下相关内容吧。   与 东芝 9通道输出IC“ TB62D786FTG ”一样,该新产品集成了单线式曼彻斯特编码接口。还集成了输入最高可达28V的线性稳压电路(5V输出)和用于通信数据的菊链式引脚。因此,3线输入(一根电源线、一根数据线和一根地线)有效提高了该LED驱动器单元的可扩展性。   此外,新增的通信模式支持在6通道和12通道输出之间进行切换,提高了新的24通道输出IC与控制
[模拟电子]
锐成芯微焕新启程将迎中国集成电路IP黄金发展期
近日,中国集成电路设计业2020年会暨重庆集成电路产业创新发展高峰论坛(ICCAD 2020)在重庆举行。在ICCAD2020展区中,锐成芯微推出了新的物联网IP平台,展出新的LOGO,新LOGO继承保留锐成芯微的精髓,又进行符号化创新,从形态上来表现锐成芯微的“锐意进取”精神。新的A字图形,三角形的抽象化设计,是最核心的几何图案,它象征着进取与挑战、高度与力量、稳固与坚韧。锐成芯微CEO沈莉表示,新的企业标识诠释了锐成芯微不懈的进取意志和匠心精神。 新LOGO展现出锐成芯微新的精神面貌,让锐成芯微能够以更加“锐意进取”的精神迎接“万物互联”的物联网时代,抢抓中国集成电路产业IP浪潮的历史性机遇。沈莉指出:“我们要看得更远,走
[手机便携]
三运放差动放大器电路图
三运放差动放大器电路图 差动放大器的作用是把桥路的差模小信号放大并转换为单端输出信号。为了提高运算放大器的运算精度和共摸抑制比采用如图12-5所示的三运放差动放大器,图中A1,A2为电压跟随器,由于电压跟随器的输入电阻远大于测温电桥的内阻,故减小了差动放大器与桥路之间的相互影响, 减小了测量误差,提高了差动放大器的运算精度,为减小差动放大器输出的共模信号,提高共模 抑制比,在A1、A2的输出端引入了R4 、R5、R6,由于R4 、R5、R6的作用使A1、A2对差模信号有一 定的放大能力,而对共模信号只起到跟随作用,A3为差动放大器为了使电路对称要求R7= R9,Rf= R10差动放大器的输出电压为:
[模拟电子]
三运放差动<font color='red'>放大器</font>电路图
IMSA121型图像信息压缩专用IC
    摘要: 图像压缩技术是现代图像数据通讯系统中的一个非常重要的图像数据传输方式。文中介绍了采用二维离散余弦变换处理技术来实现图像数据压缩的原理和方法。同时介绍了IMS A121型图像信息压缩专用集成电路的内部结构和工作方法。     关键词: 图像传输 压缩 离散余弦变换 ISM A121 随着离分辨电视HDTV电视电话会议、第二代电视传真和数字图像存储技术的发展,图像数据通讯已成当今的一个热门课题。而有线通讯系统最为昂贵的是不终端设备,也不是主控设备,而是长距离的传输线。那么,图像数据通讯系统可不可以利用当前已经十分发达的有线电话传输线路来进行传输呢?答案当然是肯定的。但是,电话线带宽很
[嵌入式]
小广播
最新模拟电子文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved