Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,單擊此處編輯母版標題樣式,*,*,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,2011年大學(xué)生電子競賽培訓(xùn),功率電子電路設(shè)計,主講：蔣 守 光,電子實驗中心,10/26/2024,1,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,第 九 部 份 數(shù)字功放設(shè)計專題,2011年大學(xué)生電子競賽培訓(xùn),10/26/2024,2,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,一、數(shù)字功放原理,2011年全國大學(xué)生電子競賽培訓(xùn),10/26/2024,3,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,1、簡介,D類放大器是用,音頻信號的幅度去線性調(diào)制高頻脈沖的寬度,，功率輸出管工作在,高頻開關(guān),狀態(tài)。由于輸出管工作在開關(guān)狀態(tài)，故具有極高的效率。理論上為100%，實際電路也可達到80%95%。高效D類功放實現(xiàn)電路主要由,PWM調(diào)制器、高速開關(guān)電路,組成。,2011年全國大學(xué)生電子競賽培訓(xùn),10/26/2024,4,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,2、原理框圖（1）,10/26/2024,5,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,原理框圖（2）,10/26/2024,6,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,二、單元電路設(shè)計,1、,脈寬調(diào)制電路設(shè)計,（1）PWM調(diào)制,10/26/2024,7,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,（2）SPWM調(diào)制,10/26/2024,8,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,（2）SSPWM調(diào)制電路,SSPWM指調(diào)制信號正負半周分別進行獨立的正弦脈沖調(diào)制,+,-,+,-,三角波1,正弦波,三角波2,參數(shù),正弦波電位,三角波1電位,三角波2電位,正弦波幅值,三角波幅值,調(diào)整原則,固定5V,5V以下粗調(diào),5V以上連續(xù)調(diào)整,調(diào)整,固定,實現(xiàn)負極性（低電平脈沖寬度）調(diào)制的電平關(guān)系和電路結(jié)構(gòu),10/26/2024,9,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,SSPWM調(diào)制電路,10/26/2024,10,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,設(shè)計要點,1、音頻信號的電壓幅度不能大于載波，否則會使功放產(chǎn)生失真。,2、產(chǎn)生單極性PWM信號比雙極性的好，在濾波后產(chǎn)生的紋波小。,3、通過分壓電路，分別給同相輸入端和反相輸入端提供2.5V的靜態(tài)電位，為精確調(diào)整在2.5V電位，應(yīng)選用精密可調(diào)電位器。,10/26/2024,11,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,2、載波發(fā)生器,采用寬帶運放,10/26/2024,12,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,設(shè)計要點,三角波的幅值為,三角波頻率為,10/26/2024,13,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,10/26/2024,14,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,3、,前置放大電路設(shè)計,10/26/2024,15,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,設(shè)計要點,1、選用寬頻帶、低漂移的運放。對于uA741和OP07在相同輸入條件下，當(dāng)電壓增益為100時，對應(yīng)的帶寬為10KHz；對于NE5532，當(dāng)電壓增益為100倍時，帶寬為130KHz；對于TLC4502，當(dāng)電壓增益為100倍時，帶寬為1.3MHz。,2、整個功放的電壓增益程控，在這部分進行音量調(diào)節(jié)。,10/26/2024,16,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,4、整形、延時、驅(qū)動及功放輸出電路設(shè)計,特點：單邊驅(qū)動,參考電路一：H橋,10/26/2024,17,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,適合SSPWM波的脈沖功率電路,參考電路二：,為了采用比較簡單的激勵電路，SSPWM波的脈沖功率電路選用下圖所示結(jié)構(gòu)。電路工作的特點是,對角聯(lián)合激勵,。,10/26/2024,18,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,驅(qū)動電路（IR2130）,特點：對角驅(qū)動,參考電路三：全橋,10/26/2024,19,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,全橋,電路,10/26/2024,20,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,5.低通濾波器設(shè)計,1）歸一化LPF設(shè)計方法,歸一化低通濾波器設(shè)計數(shù)據(jù)，指的是特征阻抗為且截止頻率為的基準低通濾波器的數(shù)據(jù)。,在設(shè)計巴特沃思型的歸一化LPF的情況下，以巴特沃思的歸一化LPF設(shè)計數(shù)據(jù)為基準濾波器，將它的截止頻率和特征阻抗變換為待設(shè)計濾波器的相應(yīng)值。,10/26/2024,21,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,對濾波器截止角頻率的變換,是通過先求出待設(shè)計濾波器截止角頻率與基準角頻率的比值M，再用這個M去除濾波器中的所有元件值來計算所需參數(shù)，其計算公式如下：,10/26/2024,22,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,對濾波器的特征阻抗的變換,時通過先求出待設(shè)計濾波器特征阻抗與基準濾波器特征阻抗的比值中K，再用這個K去乘基準濾波器中的所有電感元件值和用這個K去除基準濾波器中所有電容元件值來計算所需參數(shù)。其計算公式如下：,10/26/2024,23,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,對于待設(shè)計的LPF濾波器而言，其計算公式為：,基準電感、電容如下表所示：,10/26/2024,24,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,10/26/2024,25,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,歸一化LPF設(shè)計濾波器的步驟,10/26/2024,26,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,2）參數(shù)計算,由設(shè)計要求，通頻帶為300Hz20KHz，,濾波器截止頻率應(yīng)為40KHz。,低通濾波器的負載為4，故按最大功率傳輸原則，,四階巴特沃思低通濾波器的特征阻抗選為4,。,截止頻率變換,特征阻抗變換,四階Butterworth低通濾波器的電感電容參數(shù),10/26/2024,27,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,四階Butterworth低通濾波器的歸一化LPF基準濾波器的參數(shù)，設(shè),得：,待設(shè)計LPF的電容參數(shù)為：,、,10/26/2024,28,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,電感采用無損磁芯及細包漆線繞制而成，其電感值可用數(shù)字電橋測量儀器測量得到。,，,10/26/2024,29,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,6、信號變換電路,電路采用寬帶放大器NE5532，增益為1，將功率放大器雙端輸出的信號轉(zhuǎn)換為單端輸出，經(jīng)RC濾波供外接功率測試用。電路圖如下,：（雙入單出）,10/26/2024,30,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,7、功率測量及顯示電路,功率測量及顯示電路由真有效值轉(zhuǎn)換電路和單片機系統(tǒng)組成真有效值轉(zhuǎn)換器選用高精度的AD637芯片，其外圍元件少，頻帶寬，精度高于0.5%。,10/26/2024,31,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,8、短路保護電路,峰值檢波電路,取樣放大,比較自鎖,10/26/2024,32,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,三、整機電路欣賞,10/26/2024,33,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,1、采用SSPWM調(diào)制,10/26/2024,34,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,2、三極管、場管混合驅(qū)動,10/26/2024,35,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,10/26/2024,36,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,3、基于互補驅(qū)動的音頻數(shù)字功放,10/26/2024,37,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,10/26/2024,38,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,謝 謝,祝同學(xué)們學(xué)習(xí)愉快,10/26/2024,39,只因準備不足，才導(dǎo)致失敗,謝謝觀看,/,歡迎下載,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH,內(nèi)容總結(jié),2011年大學(xué)生電子競賽培訓(xùn)。主講：蔣 守 光。4/22/2022。第 九 部 份 數(shù)字功放設(shè)計專題。1、簡介D類放大器是用音頻信號的幅度去線性調(diào)制高頻脈沖的寬度，功率輸出管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)。1、脈寬調(diào)制電路設(shè)計 （1）PWM調(diào)制。2、產(chǎn)生單極性PWM信號比雙極性的好，在濾波后產(chǎn)生的紋波小。3、通過分壓電路，分別給同相輸入端和反相輸入端提供2.5V的靜態(tài)電位，為精確調(diào)整在2.5V電位，應(yīng)選用精密可調(diào)電位器。采用寬帶運放。1、選用寬頻帶、低漂移的運放。對于uA741和OP07在相同輸入條件下，當(dāng)電壓增益為100時，對應(yīng)的帶寬為10KHz。對于NE5532，當(dāng)電壓增益為100倍時，帶寬為130KHz。對于TLC4502，當(dāng)電壓增益為100倍時，帶寬為1.3MHz。4、整形、延時、驅(qū)動及功放輸出電路設(shè)計。為了采用比較簡單的激勵電路，SSPWM波的脈沖功率電路選用下圖所示結(jié)構(gòu)。謝 謝,