CN105610405A - 一种功率放大电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种功率放大电路，该电路包括：依次连接的信号处理电路、信号隔离电路、信号相位调整电路、功率放大电路与电感电容LC整流电路。采用本发明公开的电路，可通过调整信号处理电路电阻的阻值，来改变信号隔离电路隔离变压器的输出；通过调整信号相位调整的电阻阻值，来改变输出信号的相位，从而提高了带负载能力，满足了电压信息远距离传输的需求。

Description

一种功率放大电路
技术领域
本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种功率放大电路。
背景技术
在动车组运行过程中，列车控制单元需对速度传感器、温度传感器、电流传感器等传感器的信息进行采集监控，以确保各设备的安全运行。而大多数传感器输出的电压信号为AC5V，而且带负载能力差。小电压信号在动车组复杂的电磁环境中极易受到干扰，无法给机车控制单元提供准确的信息。
针对上述情况，现有技术并没有良好的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种功率放大电路，改变了输出电压的大小，提高了带负载能力，满足了电压信息远距离传输的需求。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种功率放大电路，包括：依次连接的信号处理电路、信号隔离电路、信号相位调整电路、功率放大电路与电感电容LC整流电路；
其中，所述信号处理电路包括：快恢复二极管D14，电容C21、C29与C59，快恢复保险丝F2，电阻R7、R8与R34，二极管D12与D13，以及运算放大器U8；
所述快恢复二极管D14与电容C59并联在输入电压信号的两端；快恢复保险丝F2串联在输入电压信号中，并经过电阻R7与运算放大器U8的同相输入端相连；二极管D12串联在运算放大器U8的同相输入端与+15V之间，二极管D13串联在运算放大器U8的反相输入端与-15V之间；电容C21一端连运算放大器U8的同相输入端，另一端接地；电容C29串联在运算放大器U8的反相输入端与地之间；运算放大器U8的反相输入端与输出端相连，电阻R8串联在运算放大器U8的输出端，电阻R34一端连接在运算放大器U8的反相输入端与输出端之间，另一端连接在电阻R8的输出端。
进一步的，所述信号隔离电路包括：二极管D6、D8、D9与D10，快恢复二极管D11、运算放大器U6与U7A，隔离变压器T3，电容C22、C23、C28与C30，电阻R33与R6；其中：
二极管D9与D10以及快恢复二极管D11均并联连接，且串联在运算放大器U6的反相输入端与地之间；电容C22串联在运算端放大器U6反向输入端与地之间；电容C30串联在运算端放大器U6同向输入端与地之间；
运算端放大器U6的输出端与隔离变压器T3的一次绕组输入端2连接，运算端放大器U6的反相输入端与隔离变压器T3的一次绕组输入端3连接；隔离变压器T3的二次绕组输出端1与运算端放大器U7A的反相输入端连接；隔离变压器T3的二次绕组输出端4与运算端放大器U7A的同相输入端连接，并接地；
电容C28串联在运算放大器U7A的反相输入端与地之间；电容C23串联在运算放大器U7A的同相输入端与地之间；
二极管D6与D8串联在运算放大器U7A的反相输入端与地之间；电阻R6与R33并联，并且串联在运算放大器U7A的反相输入端与输出端之间。
进一步的，所述信号相位调整电路包括：运算放大器U7B与U7C，电容C32，电阻R15、R16与R17；其中：
运算放大器U7B的反相输入端与输出端相连接；电容C32串联在运算放大器U7B的输出端与运算放大器U7C的同相输入端之间；运算放大器U7B的反相输入端与输出端相连接；电阻R15、R16与R17并联在一起，且串联在运算放大器U7B的反相输入端与地之间。
进一步的，所述功率放大电路包括：D类大器U1，三极管Q2、Q3、Q8与Q9，MOS管Q5A、Q5B、Q5C、Q6A、Q6B与Q6C；其中：
信号输入端与D类大器U1的IN-端连接；D类大器U1的电平输出端HO端与三极管Q8及Q9的基极连接，D类大器U1的电平输出端LO端与三极管Q2与Q3的基极连接；
三极管Q3的发射极与三极管Q2的发射极相连，MOS管Q5A、Q5B与Q5C并联在一起，且串联在三极管Q3的发射极与三极管Q2的发射极之间；
三极管Q9的发射极与三极管Q8的发射极相连，MOS管Q6A、Q6B与Q6C并联在一起，且串联在三极管Q9的发射极与三极管Q8的发射极之间。
进一步的，LC整流电路包括：电阻R25、R26、R27、R28与R29，电容C52、C53、C54、C55与C69，二极管D18与D19，电感L4，以及保险丝F3与F4；其中：
电阻R27、电容C69、电阻R28、电阻R25、电阻R26、电感L4与保险丝F4依次串联连接；
电容C52一端连接在电阻R27与电容C69之间，另一端接地；
二极管D18与D19均串联在电阻R28与电阻R25之间；
电容C53一端连接在电阻R25与电阻R26之间，另一端接地；
电容C54与电容C55并联连接，且一端连接在电感L4与保险丝F4之间，另一端接地；
电阻R29一端连接在电感L4与保险丝F4之间，另一端接地；
保险丝F3并联在保险丝F4两端。
进一步的，还包括：电源模块，其分别与所述信号处理电路、信号隔离电路、信号相位调整电路与功率放大电路相连。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过调整信号处理电路电阻的阻值，可以改变信号隔离电路隔离变压器的输出；通过调整信号相位调整的电阻阻值，可以改变输出信号的相位，以满足后级设备需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种功率放大电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的信号处理电路的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的信号隔离电路的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的信号相位调整电路的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的功率放大电路的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的LC整流电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例提供的一种功率放大电路的结构示意图。如图1所示，其主要包括：依次连接的信号处理电路101、信号隔离电路102、信号相位调整电路103、功率放大电路104与电感电容LC整流电路105。
同时，该电路还包括一电源模块106，其分别与所述信号处理电路101、信号隔离电路102、信号相位调整电路103与功率放大电路104相连。
为了便于理解，下面结合附图2-6针对上述各个电路做进一步说明。
图2为信号处理电路101的结构示意图，如图2所示，其主要包括：快恢复二极管D14，电容C21、C29与C59，快恢复保险丝F2，电阻R7、R8与R34，二极管D12与D13，以及运算放大器U8；其中：
所述快恢复二极管D14与电容C59并联在输入电压信号的两端；快恢复保险丝F2串联在输入电压信号中，并经过电阻R7与运算放大器U8的同相输入端相连；二极管D12串联在运算放大器U8的同相输入端与+15V之间，二极管D13串联在运算放大器U8的反相输入端与-15V之间；电容C21一端连运算放大器U8的同相输入端，另一端接地；电容C29串联在运算放大器U8的反相输入端与地之间；运算放大器U8的反相输入端与输出端相连，电阻R8串联在运算放大器U8的输出端，电阻R34一端连接在运算放大器U8的反相输入端与输出端之间，另一端连接在电阻R8的输出端。
所述信号处理电路101的工作原理为：当信号处理电路10在接收输入电压信号(例如，AC5V)后，通过快恢复二极管D14、滤波电容C59吸收过高的电压，以防破坏后级的电路；再由输出端的运算放大器U8在不改变前级电路的电气特性时对信号进行隔离处理，使得输出电压通过电阻R8及R34，再进入信号隔离电路102。而通过调节电阻R8与R34的阻值，可以改变流入信号隔离电路102的电流大小。
图3为信号隔离电路102的结构示意图，如图3所示，其主要包括：二极管D6、D8、D9与D10，快恢复二极管D11、运算放大器U6与U7A，隔离变压器T3，电容C22、C23、C28与C30，电阻R33与R6；其中：
二极管D9与D10以及快恢复二极管D11均并联连接，且串联在运算放大器U6的反相输入端与地之间；电容C22串联在运算端放大器U6反向输入端与地之间；电容C30串联在运算端放大器U6同向输入端与地之间；
运算端放大器U6的输出端与隔离变压器T3的一次绕组输入端2连接，运算端放大器U6的反相输入端与隔离变压器T3的一次绕组输入端3连接；隔离变压器T3的二次绕组输出端1与运算端放大器U7A的反相输入端连接；隔离变压器T3的二次绕组输出端4与运算端放大器U7A的同相输入端连接，并接地；
电容C28串联在运算放大器U7A的反相输入端与地之间；电容C23串联在运算放大器U7A的同相输入端与地之间；
二极管D6与D8串联在运算放大器U7A的反相输入端与地之间；电阻R6与R33并联，并且串联在运算放大器U7A的反相输入端与输出端之间。
所述信号隔离电路102的工作原理为：由信号隔离电路102接收前述信号处理电路101输入的电流信号，所述隔离变压器T3设置在两运算放大器的中间，用于根据所述信号处理电路101输入的电流的大小调节本地输出的电压幅值；同时，可通过设定电阻R33与电阻R6的阻值，可以来改变信号隔离电路102输出电压值的大小。
图4为信号相位调整电路103的结构示意图，如图4所示，其主要包括：运算放大器U7B与U7C，电容C32，电阻R15、R16与R17；其中：
运算放大器U7B的反相输入端与输出端相连接；电容C32串联在运算放大器U7B的输出端与运算放大器U7C的同相输入端之间；运算放大器U7B的反相输入端与输出端相连接；电阻R15、R16与R17并联在一起(从左至右，依次为电阻R15、R16、R17)，且串联在运算放大器U7B的反相输入端与地之间。
所述信号相位调整电路103的工作原理为：信号相位调整电路103接收前述信号隔离电路102的输出信号，通过改变电阻R15、R16与R17的大小，可以来改变输出信号的相位值，再由运算放大器U7C隔离输出。
图5为信号功率放大电路104的结构示意图，如图5所示，其主要包括：D类大器U1，三极管Q2、Q3、Q8与Q9，MOS管Q5A、Q5B、Q5C、Q6A、Q6B与Q6C；其中：
信号输入端与D类大器U1的IN-端连接；D类大器U1的电平输出端HO端与三极管Q8及Q9的基极连接，D类大器U1的电平输出端LO端与三极管Q2与Q3的基极连接；
三极管Q3的发射极与三极管Q2的发射极相连，MOS管Q5A、Q5B与Q5C并联在一起，且串联在三极管Q3的发射极与三极管Q2的发射极之间；
三极管Q9的发射极与三极管Q8的发射极相连，MOS管Q6A、Q6B与Q6C并联在一起，且串联在三极管Q9的发射极与三极管Q8的发射极之间。
本发明实施例中，D类大器U1即为D类放大器，图5的其他元器件就是搭建一个D类放大器的外围电路。
所述信号功率放大电路104的工作原理为：通过D类放大器U1将信号相位调整电路103的输出电压信号的幅值变化为一定宽度的脉冲输出；再经过由三极管Q2、Q3、Q8与Q9构成的推挽电路及驱动MOS管Q5A、Q5B、Q5C、Q6A、Q6B与Q6C，生成满足需求的方波。
图6为LC整流电路105的结构示意图，如图6所示，其主要包括：电阻R25、R26、R27、R28与R29，电容C52、C53、C54、C55与C69，二极管D18与D19，电感L4，以及保险丝F3与F4；其中：
电阻R27、电容C69、电阻R28、电阻R25、电阻R26、电感L4与保险丝F4依次串联连接；
电容C52一端连接在电阻R27与电容C69之间，另一端接地；
二极管D18与D19均串联在电阻R28与电阻R25之间；
电容C53一端连接在电阻R25与电阻R26之间，另一端接地；
电容C54与电容C55并联连接，且一端连接在电感L4与保险丝F4之间，另一端接地；
电阻R29一端连接在电感L4与保险丝F4之间，另一端接地；
保险丝F3并联在保险丝F4两端。
本发明实施例中，图6中的D点与图5中的D点是一个点，图6中的E点与图5中的E点是一个点，信号由图6的D点流入图5中的D点，再由图5中的E点流入图6中的E点。
所述LC整流电路105的工作原理为：通过调整电阻R25、R26、R28的阻值的大小，改变输出电压值，输出电压与输入电压的比值为：(R25+R26)/R28；通过调整电容及电感，可将方波转换为平缓的连续的正弦波输出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种功率放大电路，其特征在于，包括：依次连接的信号处理电路、信号隔离电路、信号相位调整电路、功率放大电路与电感电容LC整流电路；
其中，所述信号处理电路包括：快恢复二极管D14，电容C21、C29与C59，快恢复保险丝F2，电阻R7、R8与R34，二极管D12与D13，以及运算放大器U8；
所述快恢复二极管D14与电容C59并联在输入电压信号的两端；快恢复保险丝F2串联在输入电压信号中，并经过电阻R7与运算放大器U8的同相输入端相连；二极管D12串联在运算放大器U8的同相输入端与+15V之间，二极管D13串联在运算放大器U8的反相输入端与-15V之间；电容C21一端连运算放大器U8的同相输入端，另一端接地；电容C29串联在运算放大器U8的反相输入端与地之间；运算放大器U8的反相输入端与输出端相连，电阻R8串联在运算放大器U8的输出端，电阻R34一端连接在运算放大器U8的反相输入端与输出端之间，另一端连接在电阻R8的输出端。
2.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，所述信号隔离电路包括：二极管D6、D8、D9与D10，快恢复二极管D11、运算放大器U6与U7A，隔离变压器T3，电容C22、C23、C28与C30，电阻R33与R6；其中：
二极管D9与D10以及快恢复二极管D11均并联连接，且串联在运算放大器U6的反相输入端与地之间；电容C22串联在运算端放大器U6反向输入端与地之间；电容C30串联在运算端放大器U6同向输入端与地之间；
运算端放大器U6的输出端与隔离变压器T3的一次绕组输入端2连接，运算端放大器U6的反相输入端与隔离变压器T3的一次绕组输入端3连接；隔离变压器T3的二次绕组输出端1与运算端放大器U7A的反相输入端连接；隔离变压器T3的二次绕组输出端4与运算端放大器U7A的同相输入端连接，并接地；
电容C28串联在运算放大器U7A的反相输入端与地之间；电容C23串联在运算放大器U7A的同相输入端与地之间；
二极管D6与D8串联在运算放大器U7A的反相输入端与地之间；电阻R6与R33并联，并且串联在运算放大器U7A的反相输入端与输出端之间。
3.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，所述信号相位调整电路包括：运算放大器U7B与U7C，电容C32，电阻R15、R16与R17；其中：
运算放大器U7B的反相输入端与输出端相连接；电容C32串联在运算放大器U7B的输出端与运算放大器U7C的同相输入端之间；运算放大器U7B的反相输入端与输出端相连接；电阻R15、R16与R17并联在一起，且串联在运算放大器U7B的反相输入端与地之间。
4.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，所述功率放大电路包括：D类大器U1，三极管Q2、Q3、Q8与Q9，MOS管Q5A、Q5B、Q5C、Q6A、Q6B与Q6C；其中：
信号输入端与D类大器U1的IN-端连接；D类大器U1的电平输出端HO端与三极管Q8及Q9的基极连接，D类大器U1的电平输出端LO端与三极管Q2与Q3的基极连接；
三极管Q3的发射极与三极管Q2的发射极相连，MOS管Q5A、Q5B与Q5C并联在一起，且串联在三极管Q3的发射极与三极管Q2的发射极之间；
三极管Q9的发射极与三极管Q8的发射极相连，MOS管Q6A、Q6B与Q6C并联在一起，且串联在三极管Q9的发射极与三极管Q8的发射极之间。
5.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，LC整流电路包括：电阻R25、R26、R27、R28与R29，电容C52、C53、C54、C55与C69，二极管D18与D19，电感L4，以及保险丝F3与F4；其中：
电阻R27、电容C69、电阻R28、电阻R25、电阻R26、电感L4与保险丝F4依次串联连接；
电容C52一端连接在电阻R27与电容C69之间，另一端接地；
二极管D18与D19均串联在电阻R28与电阻R25之间；
电容C53一端连接在电阻R25与电阻R26之间，另一端接地；
电容C54与电容C55并联连接，且一端连接在电感L4与保险丝F4之间，另一端接地；
电阻R29一端连接在电感L4与保险丝F4之间，另一端接地；
保险丝F3并联在保险丝F4两端。
6.根据权利要求1-5任一项所述的功率放大电路，其特征在于，还包括：电源模块，其分别与所述信号处理电路、信号隔离电路、信号相位调整电路与功率放大电路相连。
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