CN104485908A - 1000w数字功放 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种1000W数字功放，与传统数字功放的区别在于采用运算放大器和比较器组成PWM发生器，取代现有的专用PWM芯片。该数字功放包括初级放大电路，音频信号中点电压调整电路，PWM电路，场效应管驱动输出电路，输出滤波电路，过流保护电路，反馈电路等，所述的PWM电路由运算放大器和比较器等器件组成。本发明采用常用的运算放大器、比较器来构建PWM电路，取代传统的PWM专用芯片，不受外国厂商停产、断货以及芯片供应市场影响，可以更好地为人民防空系统，以及其它部门服务，提供高质量大功率的数字功放。

Description

1000W数字功放

技术领域

本发明涉及一种功放电路，尤其是一种1000W数字功放。

背景技术

传统数字功放产生PWM方波来推动场管工作时，均是采用产生PWM的核心芯片，如LX1710，ZXCD1210等芯片，这类芯片多由国外厂商生产，容易受到国外厂商的制约，如断货、停产，以及价格波动等影响，另外大功率功放采用这类核心芯片，静态功耗等指标偏大，不易控制。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种采用国内常规芯片构成PWM电路，不受国外专用芯片影响的大功率数字功放。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种1000W数字功放，与传统数字功放的区别在于采用运算放大器和比较器组成PWM发生器，取代现有的专用PWM芯片。该数字功放包括初级放大电路，音频信号中点电压调整电路，PWM电路，场效应管驱动输出电路，输出滤波电路，过流保护电路，反馈电路等传统功放组成部分，所述的PWM电路由运算放大器和比较器等器件组成，包括三角波发生电路，三角波中点电压电路，比较器PWM电路，三角波中点电压电路控制三角波发生电路的输入电压，经三角波发生电路产生三角波，再送入比较器PWM电路，与由初级放大电路输出的音频放大信号进行比较输出PWM，输入的差分音频信号经初级放大电路放大，通过音频信号中点电压调整电路，调整信号中点电压和三角波中点电压吻合，以保证两路输出中点电压平衡，音频信号和三角波发生电路产生的三角波经比较器PWM电路比较后产生PWM，再经场效应管驱动输出电路中的驱动电路驱动场效应管工作，最后经过输出滤波电路滤波后实现大功率信号输出，还原出放大后的音频信号，过流保护电路用于防止输出电流过大，反馈电路用于调整输出平衡电压。

进一步的方案还包括输出电流检测电路，输出电压检测电路，防雷电路，充电电路，其中输出电流检测电路的输入连接过流保护电路的输出，输出电压检测电路以及防雷电路的输入均连接滤波电路的输出，输出电流检测电路用于随时检测输出电流的大小，控制功放输出电流在一定范围内，输出电压检测电路用于检测输出到扬声器上的电压值，充电电路实现自动充电管理，防雷电路用于防止浪涌等高压进入功放，保护功放电路免遭雷击。

上述三角波中点电压电路具体由电阻R38、R46，电容C19，电解电容C21，运放U3B组成，其中电容C19、电解电容C21并联后再与电阻R46并联，最后与电阻R38串联在电源之间，电阻R38与电阻R46进行分压得到中点电压，经电容C19与电解电容C21进行滤波送入运放U3B的输入端。

上述三角波发生电路具体由电阻R25、R35、R37、R39～R41，电容C10,稳压二极管D6、D10，运放U3C、U3D组成，其中电阻R37并联在运放U3C的输出端和同相输入端之间，电阻R39并联在运放U3D的输出端和运放U3C的同相输入端之间，电容C10并联在运放U3D的输出端和反相输入端之间，运放U3C的输出端经电阻R40、R25连接运放U3D的反相输入端，稳压二极管D6、D10正端相连，负端分别连接电阻R40、R25的节点和运放U3C的反相输入端。运放U3C组成滞回比较器，U3D组成积分电路，滞回比较器输出的矩形波加在积分电路的反相输入端，而积分电路输出的三角波又接到滞回比较器的同相输入端，控制滞回比较器输出端的状态发生跳变，从而在U3D的输出端得到周期性三角波。

上述比较器PWM电路由电阻R15、R17、R23、R47，比较器U6A、U6B组成，比较器U6A的输出经电阻R15输出，经电阻R17连接+5V电源,同理，比较器U6B的输出经电阻R23输出，经电阻R47连接+5V电源。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：本发明采用常用的运算放大器、比较器来构建PWM电路，取代传统的PWM专用芯片，不受外国厂商停产、断货以及芯片供应市场影响，可以更好地为人民防空系统，以及其它部门服务，提供高质量大功率的数字功放。

附图说明

图1是本发明原理框图；

图2是本发明PWM电路原理图；

图3是本发明初级放大电路、音频信号中点电压调整电路以及输出电压检测电路原理图；

图4是本发明场效应管驱动输出电路原理图；

图5是本发明反馈电路原理图；

图6是本发明场输出电流检测电路原理图；

图7是本发明充电电路原理图；

图8是本发明防雷电路原理图；

图9是本发明输出滤波电路原理图；

图10是本发明过流保护电路原理图；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明是一种1000W数字功放，在70V供电电压下，可以将200mVp-p(峰峰值Vp-p，是最大值和最小值的差值)小信号放大到130Vp-p不失真信号，放大倍数高达600倍，带4Ω扬声器负载，输出功率1000W。应用在人防系统及其他系统领域，实现大功率扬声器发布人民防空警报、灾害警报等各种警报，以及语音广播等功能。

如图1所示，本发明包括初级放大电路，音频信号中点电压调整电路(如图3)，PWM电路，场效应管驱动输出电路(如图4)，输出滤波电路(如图9)，过流保护电路(如图10)，反馈电路(如图5)等，输入的差分音频信号经音频信号中点电压调整电路调整后输入初级放大电路放大，再经过PWM电路产生PWM方波，送入场效应管驱动输出电路驱动场效应管放大音频信号，最后经过输出滤波电路，还原出放大的音频信号，通过过流保护电路防止场效应管驱动输出电路的输出电流过大，通过反馈电路调整场效应管驱动输出电路输出的平衡电压。

本发明所述的PWM电路与传统的电路不同，传统电路采用的是专用的PWM芯片，一般为国外厂家产品，容易受断货、停产，以及价格波动等因素的影响，为了避免这些因素，本发明的PWM电路(如图2所示)采用运算放大器和比较器等器件组成，包括三角波发生电路，三角波中点电压电路，比较器PWM电路三部分，三角波中点电压电路控制三角波发生电路的输入电压，三角波发生电路用于产生高频三角波，比较器PWM电路用于将三角波与输入的放大音频信号进行比较，生成PWM，由三角波中点电压电路控制的输入电压经三角波发生电路产生三角波，再送入比较器PWM电路，与由初级放大电路输出的音频放大信号进行比较输出PWM，输入PWM的音频信号是经初级放大电路放大并通过音频信号中点电压调整电路调整过的，使其信号中点电压和三角波中点电压吻合，以保证两路输出中点电压平衡，音频信号和三角波发生电路产生的三角波经比较器PWM电路比较后产生PWM，再经场效应管驱动输出电路中的驱动电路驱动场效应管工作，最后经过输出滤波电路滤波后实现大功率信号输出，还原出放大后的音频信号。

为了使本发明更加完善，满足广大用户，本发明还增加了输出电流检测电路(如图6)，输出电压检测电路(如图3)，防雷电路(如图8)，充电电路(如图7)等，其中输出电流检测电路的输入连接过流保护电路的输出，输出电压检测电路以及防雷电路的输入均连接滤波电路的输出，输出电流检测电路用于随时检测输出电流的大小，控制功放输出电流在一定范围内，输出电压检测电路用于检测输出到扬声器上的电压值，充电电路实现自动充电管理，防雷电路用于防止浪涌等高压进入功放，保护功放电路免遭雷击。

本发明的三角波中点电压电路具体由电阻R38、R46，电容C19，电解电容C21，运放U3B组成，其中电容C19、电解电容C21并联后再与电阻R46并联，最后与电阻R38串联在电源之间，电阻R38与电阻R46进行分压得到中点电压，经电容C19与电解电容C21进行滤波送入运放U3B的输入端，经运放U3B控制，使输出电压保持在中点电压。

本发明的三角波发生电路具体由电阻R25、R35、R37、R39～R41，电容C10,稳压二极管D6、D10，运放U3C、U3D组成，其中电阻R37并联在运放U3C的输出端和同相输入端之间，电阻R39并联在运放U3D的输出端和运放U3C的同相输入端之间，电容C10并联在运放U3D的输出端和反相输入端之间，运放U3C的输出端经电阻R40、R25连接运放U3D的反相输入端，稳压二极管D6、D10正端相连，负端分别连接电阻R40、R25的节点和运放U3C的反相输入端。运放U3C，稳压二极管D6、D10，电阻R37、R39、R41组成滞回比较器，运放U3D以及其它元件组成积分电路，滞回比较器输出的矩形波加在积分电路的反相输入端，而积分电路输出的三角波又接到滞回比较器的同相输入端，控制滞回比较器输出端的状态发生跳变，从而在运放U3D的输出端得到周期性三角波，该电路通过保证电容C10恒流充放电，用运放U3D组成的积分电路代替RC积分电路提高了三角波的线性。

本发明的比较器PWM电路由电阻R15、R17、R23、R47，比较器U6A、U6B组成，比较器U6A的输出经电阻R15输出，经电阻R17连接+5V电源,同理，比较器U6B的输出经电阻R23输出，经电阻R47连接+5V电源，由比较器输入端输入的三角波和经放大的音频信号，经比较器比较输出高频PWM波形，控制场效应管工作，完成对音频信号的大功率放大。

Claims (5)

1.一种1000W数字功放，包括初级放大电路，音频信号中点电压调整电路，PWM电路，场效应管驱动输出电路，输出滤波电路，过流保护电路，反馈电路，音频信号输入初级放大电路放大后，再经过PWM电路产生PWM方波，送入场效应管驱动输出电路驱动场效应管放大音频信号，最后经过输出滤波电路，还原出放大的音频信号，通过音频信号中点电压调整电路调整输入初级放大电路的输入信号电压，通过过流保护电路防止场效应管驱动输出电路的输出电流过大，通过反馈电路调整场效应管驱动输出电路输出的平衡电压，其特征在于：所述PWM电路由三角波发生电路，三角波中点电压电路，比较器PWM电路组成，由三角波中点电压电路控制三角波发生电路的输入电压，经三角波发生电路产生三角波，再送入比较器PWM电路，与由初级放大电路输出的音频放大信号进行比较输出PWM。

2.根据权利要求1所述的1000W数字功放，其特征在于还包括输出电流检测电路，输出电压检测电路，防雷电路，其中输出电流检测电路的输入连接过流保护电路的输出，输出电压检测电路以及防雷电路的输入均连接滤波电路的输出。

3.根据权利要求1所述的1000W数字功放，其特征在于所述三角波中点电压电路由电阻R38、R46，电容C19，电解电容C21，运放U3B组成，其中电容C19、电解电容C21并联后再与电阻R46并联，最后与电阻R38串联在电源之间，电阻R38与电阻R46进行分压得到中点电压，经电容C19与电解电容C21进行滤波送入运放U3B的输入端。

4.根据权利要求1所述的1000W数字功放，其特征在于所述三角波发生电路由电阻R25、R35、R37、R39～R41，电容C10,稳压二极管D6、D10，运放U3C、U3D组成，其中电阻R37并联在运放U3C的输出端和同相输入端之间，电阻R39并联在运放U3D的输出端和运放U3C的同相输入端之间，电容C10并联在运放U3D的输出端和反相输入端之间，运放U3C的输出端经电阻R40、R25连接运放U3D的反相输入端，稳压二极管D6、D10正端相连，负端分别连接电阻R40、R25的节点和运放U3C的反相输入端。

5.根据权利要求1所述的1000W数字功放，其特征在于所述比较器PWM电路由电阻R15、R17、R23、R47，比较器U6A、U6B组成，比较器U6A的输出经电阻R15输出，经电阻R17连接+5V电源,同理，比较器U6B的输出经电阻R23输出，经电阻R47连接+5V电源。