基于OPA541的100至160W功率放大器電路

對(duì)于正在尋找具有100瓦至200瓦左右大輸出功率的音頻放大器的人來(lái)說(shuō)，使用絕對(duì)最少的零件數(shù)量，這個(gè)特定的電路將實(shí)現(xiàn)它。

電路的工作原理

Burr-Brown 的 IC OPA541 是一款功率運(yùn)算放大器，專門設(shè)計(jì)用于在高達(dá) ±40 V 的電源下工作，并提供高達(dá) 5 A 和 10 A 峰值的連續(xù)輸出電流。

這僅僅意味著，如果使用散熱器和風(fēng)扇冷卻充分冷卻IC，則可能的放大輸出可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)160瓦。

該器件的內(nèi)置電流限制功能可由用戶通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的外部電阻器進(jìn)行編程（預(yù)設(shè)），從而保護(hù)放大器和負(fù)載免受錯(cuò)誤輸出情況的影響。

雖然 OPA541 通常設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)、伺服放大器和可編程電源等，但根據(jù) Burr-Brown 源，當(dāng)用作高功率音頻放大器時(shí)，它也能出色地工作。

本文討論的原理圖將為 4 歐姆負(fù)載提供大約 60 瓦至 160 瓦的功率。這是通過(guò) ±40 V 的對(duì)稱電源電壓實(shí)現(xiàn)的。

芯片的內(nèi)置電流限制器通過(guò)并聯(lián)電阻R6/R7固定在約8.5 A的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通閾值。

對(duì)輸出電流進(jìn)行編程

該電流限制可確保即使在使用 4 歐姆揚(yáng)聲器時(shí)也能實(shí)現(xiàn)最佳驅(qū)動(dòng)裕量。但請(qǐng)記住，盡管R6和R7將電流限制在過(guò)載閾值以下，但它并不能使放大器短路，因?yàn)槿绻覀兛紤]其SOA（安全工作區(qū)）內(nèi)的1C操作，則可能需要1.8 A的電流閾值。

提供限流器開(kāi)關(guān)ON或激活點(diǎn)的電阻Rcl（R6 + R7）的值可以使用以下公式確定：

Rcl = （0.813/IABS） - 0.02 ［Ω］

在實(shí)際操作中，輸出電流的正半周期被限制得更早，在低于預(yù)編程閾值的電平下限制在10%左右。

對(duì)于負(fù)電流，可能會(huì)出現(xiàn)相反的情況，可能比預(yù)定值高出約10%。

總諧波失真

放大器失真輸出明顯較低。在整個(gè)聲譜范圍內(nèi)，THD值仍然保持在0.5%以下，條件是增益為x6（R5約為5 kΩ），電源電壓為±35 V。

由于IC在接近20 mA的靜態(tài)電流下工作，因此交越失真可能會(huì)很快啟動(dòng)。

為了將THD保持在最低水平，假設(shè)帶寬通過(guò)電容C3限制在大約22 kHz。

使用R2-C2構(gòu)建的輸入濾波器網(wǎng)絡(luò)有助于最小化IMD（互調(diào)失真），并將真實(shí)帶寬降低至約16.6 kHz。

低頻滾降通過(guò) R1-C1 固定為 6.6 Hz。IC應(yīng)安裝在熱阻為1.2KW或更的相對(duì)較大的散熱器上。

印刷電路板設(shè)計(jì)