如何使用高效率音頻功率放大器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文說明

.　　由于D類音頻功率放大器與傳統(tǒng)的模擬功放相比，具有體積小，效率高，低失真，大功率的特點(diǎn)所以具有廣闊的發(fā)展前景。D類音頻功率放大器通常包括PWM脈寬調(diào)制器、高速開關(guān)功率放大器、低通濾波器這三個(gè)部分，加上信號(hào)轉(zhuǎn)換、測量顯示以及短路保護(hù)部分就構(gòu)成了一個(gè)完整的音頻功率放大系統(tǒng)。本文先簡單介紹音頻功率放大器的發(fā)展進(jìn)程及該領(lǐng)域內(nèi)的新興技術(shù)，接著介紹音響和放大器的基本知識(shí)，由此提出設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求，主要對系統(tǒng)內(nèi)各組成部分電路的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證與比較，并擇優(yōu)選用D類音頻功率放大器以及其它部分電路完成本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，最后對該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，結(jié)果顯示達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

　　低失真、大功率、高效率是對功率放大器提出的普遍要求。模擬功率放大器通過采用優(yōu)質(zhì)元件，復(fù)雜的補(bǔ)償電路，深負(fù)反饋，使失真變得很小，但大功率和高效率一直沒有很好的解決。工作在開關(guān)狀態(tài)下的D類功率放大器卻很容易實(shí)現(xiàn)大功率、高效率、低失真。

　　傳統(tǒng)的音頻功放工作時(shí)，直接對模擬信號(hào)進(jìn)行放大，工作期間必須工作于線性放大區(qū)，功率耗散較大，雖然采用推挽輸出，減小了功率器件的承受功率，但在較大功率情況下，仍然對功率器件構(gòu)成極大威脅。功率輸出受到限制。此外，模擬功率放大器還存在以下的缺點(diǎn)：電路復(fù)雜，成本高，常常需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的補(bǔ)償電路和過流、過壓、過熱等保護(hù)電路，體積較大，電路復(fù)雜；效率低，輸出功率不可能做的很大。

　　D類開關(guān)音頻功率放大器的工作基于PWM模式：將音頻信號(hào)與采樣頻率比較，經(jīng)自然采樣，得到脈沖寬度與音頻信號(hào)幅度成正比例變化的PWM波，然后經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路，加到功率放大器的柵極，控制功率器件的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)放大，將放大的PWM送入濾波器，則還原為音頻信號(hào)。

　　D類功率放大器工作于開關(guān)狀態(tài)，理論效率可達(dá)100%，實(shí)際運(yùn)用也可達(dá)80%～95％。功率器件的耗散功率小，產(chǎn)生熱量少，可以大大減小散熱器的尺寸，連續(xù)輸出功率很高，而且不會(huì)引入非線性失真。

　　近年來，國外的公司對D類功率放大器進(jìn)行了研究和開發(fā)，提出了一些方案，但是尚存在較大的難度，由于采用PWM方式，為了提高音質(zhì)，降低失真，必須提高調(diào)制頻率，但是在較高頻率下，會(huì)產(chǎn)生一定的問題，同時(shí)，D類功率放大器對器件的要求較高，不利于降低成本。但由于其效率極高，目前得到了廣泛的應(yīng)用。