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1 概述 采用PWM調(diào)制技術(shù)的D類(開關(guān)型)音頻功率放大器以其高效率､ 低功耗等特性,比其它類型(如A類､B類和AB類)的功率放大器更具優(yōu)勢,從而在帶有音頻功能的設備尤其是便攜式產(chǎn)品應用中占據(jù)了主導地位｡ 美國德州儀器公司(TI)是生產(chǎn)音頻功率芯片的著名廠商之一｡該公司生產(chǎn)的D類音頻功率放大器已發(fā)展到第三代｡ TI公司的第三代D類音頻功率放大器ICs均帶有小于1μA的關(guān)閉控制電流和典型值為7mA或8mA 的低電源電流,它們都采用創(chuàng)新的調(diào)制技術(shù),不需要或僅需要低成本小型輸出濾波器｡由于在封裝上解決了散熱問題,因而無需使用散熱片｡這一代新型D類功放芯片輸出功率與溫度之間的關(guān)系呈平直曲線,這一點是AB類放大器無法相比的｡它們中的所有器件都內(nèi)置有去砰聲/去咔嗒聲電路,可有效消除開/關(guān)噪聲,同時芯片都內(nèi)置短路保護和過熱關(guān)斷電路,從而提高了器件本身和系統(tǒng)的可靠性｡ TPA3007D1是TI公司最近推出的6.5W單聲道BTL D類音頻功率放大器芯片,該芯片的效率可達85%@Vcc=12V 以上,且具有12dB､18dB､23.6dB和36dB四種增益可供控制和選擇｡其應用領(lǐng)域包括LCD監(jiān)視器､TVs､  Cs､車載免提套件和動力powered 揚聲器等｡2 TPA3007D1的結(jié)構(gòu)功能 采用24引腳TSSOP封裝的TPA3007D1芯片的引腳排列如圖1所示｡ TPA3007D1內(nèi)部含有偏置與電壓參考､增益調(diào)節(jié)電路､ WM調(diào)制電路､柵極驅(qū)動器､四只MOSFET組成的H-橋功率極及短路檢測和過熱關(guān)斷保護等電路,圖2是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖｡ TPA3007D1的電源電壓(Vcc/PVcc)范圍為8~18V(典型值為12V);負載阻抗RL大于7Ω;其GAIN0､GAIN1和SHUTDOWN腳的高電平輸入電壓VIH應大于2V;低電平輸入電壓VIL則應小于0.8V;TPA3007D1工作環(huán)境溫度范圍為-40~+85℃｡ 圖2 3 第三代調(diào)制技術(shù)方案 TPA3007D1采用創(chuàng)新的調(diào)制方案｡雖然每路輸出(OUTP和DUTN)幅度仍然從0V到VCC(12V),但當無輸入時,OUTP和OUTN為同相位｡對于正輸出電壓,OUTP的占空比大于50%,而OUTN的占空比則小于50%｡對于負輸出電壓,OUTP占空比小于50%,而OUTN占空比大于50%｡在開關(guān)周期的大部分時間里,負載兩端的電壓是0V｡在這種調(diào)制方式下,負載上的差分電壓幅度不是2VCC,而是VCC,因而大大減小了開關(guān)電流和紋波電流及負載損耗(I2R)｡由于負載上的差分電壓脈沖很窄,因而可以省去輸出濾波器｡只有在輸出功率較大時,由于輸出脈沖變寬,紋波電流增大,為了提高效率,才需要小型鐵氧體有孔磁珠(ferrite bead)濾波器｡ 圖3為第三代調(diào)制方案的電壓和電流波形｡ 4 應用電路 由TPA3007D1組成的6.5W BTL D類音頻功率放大器電路如圖4所示｡圖中,U1(TPA3007D1)的振蕩器頻率fosc可由20腳外電阻R1和21腳外的電容C12設定在250kHz fosc=6.6/(R5 %26;#183;C12)｡放大器增益則可通過U1的3腳和4腳來進行設置. 當TPA3007D1的5腳(SHUTDOWN腳)為高電平(大于2V)時,IC正常工作｡若該腳被拉低,IC將進入關(guān)閉模式｡在關(guān)閉狀態(tài),放大器輸出靜音,此時僅消耗1μA的電源電流｡ 圖4 U1的OUTP和OUTN輸出端連接的L1､C14和L2､C15可組成輸出濾波器｡其中,L1和L2為小型鐵氧體片式有孔磁珠(ferrite chip bead)型號為Fair Rote 2512067007Y3｡濾波器的截止頻率為1MHz,可用來減小EMI,以使其符合FCC和CE標準規(guī)定｡而L1和L2則應在高頻時呈現(xiàn)高阻抗,在低頻時呈現(xiàn)低阻抗｡OUTP和OUTN腳與地連接的肖特基二極管D1和D2?B130 用于吸收輸出瞬態(tài)尖峰脈沖和進行輸出短路保護｡D1和D2在1A下的正向壓降應低于0.5V,耐壓則應大于30V｡ TPA3007D1內(nèi)置短路檢測電路｡當電路發(fā)生短路時,輸出驅(qū)動會迅速截止,從而使器件進入關(guān)閉模式｡ |
