集成功率放大器

胶水平台集成功率放大器(宁武.全国大学生电子设计竞赛基本技能指导.电子工业出版社2009.5  p115118
常见的功率放大电路连接形式主要有OCL、OTL、BTL等,其工作方式也有甲类、乙类、甲乙类等。设计和完成功率放大器的方案很多,但是如果有一定的效率要求(50%以上),而且不能出现失真,采用分立元器件构成电路也能实现和完成。但电路相对复杂,不仅需对电路中各个分立元器件的性能参数了如指掌,而且需要由经验较为丰富的人员完成具体的制作与调试,其性能才能达到规定要求,对于初学者来说还是很困难的。另外如果在电子设计竞赛中遇到这样的问题时,比赛的时间要求和对参赛学生的要求都很难满足这样严格的条件。另外如果增加必要的保护电路(如过载、过压、过流等),无疑也会增加了电路设计的复杂程度。
现在有很多公司把已经成熟的功率放大电路集成到一起,做成集成的功率放大芯片,甚至一些功率放大器性能非常好,能够满足很多功率放大设计要求,并且功率可以根据需要选择不同的型号,带宽、非线性失真系数及效率等参数在数据手册上一应俱全。另外,集成的功率放大器具有工作可靠,外围电路简单,保护电路完善,易于制作与调试,性能价格
比高等优点,虽然性能上不及顶级的功率放大电路,但是能够满足并超过普通设计中的性能要求。常见集成优质音频功率放大器有:TDA1521、TDA1514A、TDA2030A、LM1875等,厚膜电路的STK4044 XL、STK4191 II等,在表1中列举了一些常用的集成音频功率放大器。
表1  常用集成音频功率放大器参数
TDA1521是具有两个独立通道的双音频功率放大器,单路输出功率为6W,电路易于实现,可以根据典型应用电路设计一个双通道音频功率放大器。还可以利用其内部的两个独立功率放大器连接成BTL,连接成BTL以后在在电源供电电压相同的情况下,能够增大一倍输出功率,设计成为单通道输出的音频功率放大器。无论采用哪一种放大电路,电路连接都非常简单,而且只要电路连接正确,几乎不用调整就能够很好地正常工作,如图1所示。
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图1  TDA1521内部原理及外围连接电路
另外,还有一种具有两个独立通道的双音频功率放大器TDA1514A,虽然与其他集成功率放大器相比,其外围电路连接没有TDA2030A、IM 1875等简单,但在早期应用也比较广泛。如图2所示为TDA 1514A的电路原理图。
图2  TDA1514A的电路原理图
TDA1514A是飞利浦公司专为适应数码音响对功放的高保真要求而设计的功率放大器,为⑨脚单声道功放集成电路,采用单列封装结构。由于采用先进的集成技术,TDA1514A具有输出功率大,失真小,频响宽,性能可靠稳定等显著特点。TDA1514A内部设有过热保护,具有开关机噪声抑制功能,静噪时间由外部电路决定。采用TDA1514A做成的功放板可达到以下性能:输人灵敏度800mV;当负载为8Ω时,输出功率可达40W(工作电压为±27V),当与负载为4Ω时,输出功率可达50W(工作电压为±23V);频率响应15~25kH
z,谐波失真小于0.003%;信噪比大于80dB。如图3所示为实际采用TDA1514A功率放大部分的连接电路。
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图3  实际采用的TDA1514A功率放大部分连接电路
下面简单介绍一下TDA1514A的各引脚功能,①脚是信号源的同相输人端,1μF的电容为输人端隔直电容,22kΩ电阻是偏置电阻,有稳定输出端中点电位的作用,电路的输人阻抗就由此电阻决定,本电路的输人阻抗就是22kΩ。220pF电容是高频旁路电容,能够滤掉前
级电路混进的高频干扰;②脚是放大器的过流保护调整脚,通过470kΩ电阻连接到地,其作用是在保证电路过流保护作用基础上,进一步加大电路的动态范围;③脚是开机时间延时调整脚,330kΩ的电阻和10μ,F的电解电容组成延时电路,改变l0μF电解电容的大小就可调整延时时间的长短;④脚为负电源的输人端;⑤脚是放大器的功率输出端,其中的3.3Ω.电阻和104电容组成补偿电路,用来改善功率放大器的输出品质;⑥脚为正电源的输人端;⑦脚为自举电容的连接脚,为了保证放大器的高保真功率输出品质,本电路没有采用自举电路,直接将⑦脚与电源的正极相连;⑧脚为集成电路的接地端;⑨脚为放大器的反相输人端,其中的22kΩ电阻与1kΩ电阻比值决定整个放大电路的增益,增益不能选得过大,否则容易引人噪声,22μF电解电容为交流旁路电容,稳定放大器的中点电位。
单片的单通道的音频功率放大器有TDA2030A和LM1875,这两种功率放大器在管脚上相互兼容,只不过在查阅具体的性能指标上可以看到LM1875相对于TDA2030A有很多优越之处,然而TDA2030A的价格却不到LM1875的一半。因此在对于输出要求不高的情况之下,采用TDA2030A具有很高的性能价格比。在电子元器件日益丰富的今天,采用外围器件少,性能优越的电子器件逐渐成为设计者的首选。这里给出TDA2030A和LM1875器件的基本外围连接电路,可以说,只要是根据典型电路正确连接,不需要调整任何外围元器件,
就能够满足设计要求,具体TDA2030A基本外围连接电路如图4所示,LM1875基本外围连接电路如图5所示。鼓芯
图4  TDA2030A基本外围连接电路
图5  LM1875基本外围连接电路
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