50瓦D类功率放大器的制作

D类功率放大器从发明至今，已有50年历史，主要用在不需要线性放大的高频放大器和马达驱动放大器。将其用于音频放大是最近十几年的事，多用在为节省能源和减小体积的车用放大器中。然而在家庭髟院系统中需要5．1声道放大器的场合，采用D类放大晷能有效地缩小放大器体积，仍是发展方向。当然在对付噪声方面尚有较多的问题需要解决。





一般的D类放大器基本结构如图1，将输入信号和高频三角波信号作比较，进行脉宽调制(PWM)。然后驱动由MOSFET构成的开关电路。这一款在4Ω负载上输出50W的D类放大器如图2所示。输入放大级采用高速运放LM6361M，同时又构成二次积分的自激振荡器，既省去了三角波发生器，又避免了因三角波线性恶化带来的失真。积分电容c2、c3同时又实现高频负反馈。Tr1、Tr2对管及Tr3等作1比特转换获得PWM波，再经IC2、IC3、IC4、IC5作波形整形和死区时间控制，以避免输出级的两只MOSFET同时导通。死区时间过长过短都不利，可调整R13、R14、c6、C7达到最佳。驱动级采用了耐压高、开关速度快的专用驱动Ic HIP2100，驱动两只低导通电阻、开关时间短的MOSFET2SK2782。

开关频率选为220kHz，由积分器中的C2、c3及R2确定，但因为振荡频率会随比较器和输出放大器的开关特性而改变，故最后还需调整。调整方法是在无信号情况下，4Ω负载上输出最大功率50W时，振荡频率不下降20kHz以下即可。

在功率输出级接有由L1、L2、C10、c11构成的低通滤波器，以便将输出信号中包含的开关频率的高次谐波成分完全滤除。对滤波器的要求是在音频范围内的损耗尽量小，电容器要选用等效串联电阻小的薄膜电容。对电感的要求是损耗要小，即线圈的线尽量短。为了少用线，又得需要的电感量，可在线圈中加入羰基铁粉芯的铁芯，但要防止大电流下铁芯饱和。

实际装配中，图2中输出部分的线因流过高频大电流，接线以粗短为好。为减少噪声干扰，整机的输入、输出、电源线中均加入滤波器，办法是在这些线靠近放大器的一端，让导线在铁氧体磁环上穿绕几匝构成。

整机综合特性实测如下：输出10W时，在20Hz～20kHz范围内失真率为0．12％，输出50W时的最大失真不超过0．15％。在10Hz-30kHz内频率特性很平坦。