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D类放大器的故障

2016年1月21日经过放进罗伊

想知道更多关于D级放大的信息吗?这里有一个简单的分类。

什么是D类放大器?

D类放大器基本上是开关放大器,或PWM放大器。与A类、AB类和B类放大器相比,D类放大器的输出级功耗要低得多,使得这些放大器的效率可以达到90%以上。这种差异使D类产品在便携式音频解决方案中具有显著优势,因为更低的功耗产生更少的热量,节省电路板空间,延长电池寿命。

D类放大器具有以下功能模块:

输入滤波器

输入滤波器允许放大器将输入信号偏置为适当的DC电平以获得最佳操作。输入滤波器是一个高通滤波器,可从输入信号中消除DC分量。输入过滤器会影响低频杆和输出信号的增益和功率。

PWM amp.comm

积分器

积分器执行对输入电压和反馈电压求和的数学运算。积分放大器电路影响低频极点和输出带宽。

参考发生器

参考发生器电路是分压器电路,其产生两个参考电压,以在H桥控制电路中为两个比较器OP-AMPS提供电动。它还产生了驱动积分电路的共模电压。两个参考电压的值越接近,谐波失真(THD)越好。

上电复位

上电复位电路在初始上电期间为所有电路提供内部复位。它也监测电源供应的IC,它静音输出和发出复位时,电压低于最小操作范围。电源复位电路负责供电期间,它需要水平移频器转移到所需的电压。

H桥

H-Bridge由一对PMO和一对NMO组成。这四个晶体管的栅极由来自H桥控制器的四个输出驱动。全H桥电路通常从单个电源(VDD)运行,接地用于负电源终端(VSS)。对于给定的VDD和VSS,桥接器的差异性质意味着它可以提供输出信号的两倍和单端实现的输出功率的四倍。在四个中只有两组晶体管在一次上。这降低了功耗并有助于放大器的效率。

通过H-Bridge拍摄电流

一个叫做“射穿”的问题会降低d类放大器的效率,并导致潜在的操作故障。这种情况发生在一个设备被切断而另一个设备被打开的过渡期间。在过渡过程中,两个器件都在一个非常短的时间内打开,一个大的电流脉冲可以流过这两个器件。这可以通过使用两个比较器用非对称方波驱动mosfet的门来消除,这样一个器件在另一个器件打开之前被切断。

h桥的功率损耗

基于MOSFET的桥梁设计中的一个重要方面是MOSFET的大小。最低功率损耗的最佳模具尺寸取决于负载阻抗,所需的输出功率和时钟频率。晶体管模具的尺寸越大,开关和栅极损耗的较大。尺寸较大尺寸可降低导通损耗。MOSFET导通损耗与RDS(开)有关,漏极源电阻。RDS(ON)是温度依赖性的,当结(TJ)的温度增加时,增加。在放大器操作期间,漏极电流确定导通损耗,如下面的等式所示:

P(传导)= (ID RMS)2•RDS(上)

放大器效率取决于MOSFET总功率损耗。MOSFET中的功率损耗是通过下面给出的等式关系所示的传导,切换和栅极驱动电荷损耗的结果:

总功率损耗= P(切换)+ P(传导)

为了减少开关损耗和失真,采用了开机复位电路。如果电平移位器的电容没有正确充电,则电源复位会变高,反之亦然。

此外,MOSFET的功率损耗影响MOSFET的结温TJ,因为大部分电源丢失都被转换为热量。结温是一个重要的设计约束,因为它确定要使用的散热器的尺寸。高功率损耗增加TJ,因此,散热器尺寸。

h桥控制

H桥控制控制要在H桥上施加的输入电压。H-Bridge具有两个比较器:D触发器和两个半桥开关电路,可向MOSFET提供相反极性的脉冲。两个比较器由参考生成器的参考电压供电。这些产生正方形波输出,其提供给D-FLIP-FLOP作为输入。D-触发器作为比较器输出的锁存器,以将其与送入其中的单个时钟同步。缓冲器防止电平移位送回H桥控制电路。

水平换档

电平移位器驱动PMOS门电压。复位电源电路负责提供电压期间,它需要电平移频器转移到所需的电压。为了使PMOS的门电容最小化,电平移器的输入电容很小是很重要的。MOSFET栅极电容应该是小的,以最小化功率耗散和在水平移位驱动MOSFET的加热。

反馈过滤器

反馈滤波电路是比例反馈系统。使用反馈过滤器,因为高环增益提高了由前导路径中的非线性引起的性能抑制失真,并且通过增加电源抑制(PSR)来降低电源噪声。反馈电压与H桥中左侧和右侧节点电压的差电压成比例。

时钟发生器

时钟产生电路产生一个用于同步电路操作的定时信号(即时钟信号)。该电路产生一个0V-5V的方波信号。这个方波信号的频率作为输入信号的采样频率。采样频率越高,输出信号的失真就越低。