CN106301260B - 一种d类音频功率放大器及其驱动电路控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种D类音频功率放大器及其驱动电路控制电路，包括三角波产生器、比较器、驱动电路、开关功率放大电路、运算放大器IC1及驱动控制外围电路构成的驱动电路控制电路，驱动控制外围电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、二极管D1、二极管D2和滑动变阻器RP1，通过上述元器件之间相互配合连接，解决了D类音频功率放大器待机时能量消耗的问题，并起静噪的作用。

Description

一种D类音频功率放大器及其驱动电路控制电路

技术领域

本发明涉及D类音频功率放大器技术领域，尤其涉及一种D类音频功率放大器及其驱动电路控制电路。

背景技术

D类音频功率放大器也称数字音频功率放大器，与一般的线性AB类音频功率放大器相比，D类音频功率放大器有效率高、体积小等特点。D类音频功率放大器一般包括三角波产生器、比较器、驱动电路、开关功率放大电路和低通滤波器，比较器的两个输入端分别接经放大后的音频信号和所述三角波产生器的输出端，比较器的输出端接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端接开关功率放大电路的输入端，开关功率放大电路的输出端接低通滤波器的输入端，低通滤波器输出端连接扬声器，实现放大音频信号的功能。现有的D类音频功率放大器在待机时，仍有输出宽度相同的宽脉冲，驱动电路未关闭，会产生静噪消耗一定的电量，降低了效率。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种D类音频功率放大器及其驱动电路控制电路，解决了现有的D类音频功率放大器在待机时由于驱动电路未关闭，会产生静噪，消耗一定的电能的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种D类音频功率放大器及其驱动电路控制电路，包括三角波产生器、比较器、驱动电路、开关功率放大电路、低通滤波器和驱动电路控制电路，比较器的两个输入端分别接音频信号输入和所述三角波产生器的输出端，比较器的输出端接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端接开关功率放大电路的输入端，所述驱动电路控制电路包括运算放大器IC1及驱动控制外围电路，所述运算放大器IC1采用LM358芯片，所述驱动控制外围电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、二极管D1、二极管D2和滑动变阻器RP1，所述运算放大器IC1的1IN+端和地端之间分别电连接电容C4和电阻R6，所述运算放大器IC1的1IN+端与电容C3的第一端电连接，所述C3的第二端与电阻R1的第一端电连接，所述电阻R1的第二端连接有音频信号输入，所述运算放大器IC1的1IN+端与VCC端之间电连接电阻R5，所述运算放大器IC1的1IN-端与VCC端之间电连接电阻R7，所述运算放大器IC1的1IN-端与地端之间电连接电阻R2，所述算放大器IC1的1IN-端分别电连接电阻R3的第一端、电阻R4的第一端、二极管D2的正极，所述电阻R3两端并联连接电容C1,所述电阻R3第二端与运算放大器IC1的2IN-端之间电连接电阻R16，所述电阻R3第二端电连接二极管D1负极，所述二极管D1正极与二极管D2的负极电连接，所述二极管D1正极与运算放大器IC1的1OUT端电连接，所述电阻R4的第二端与运算放大器IC1的VCC端之间电连接电容C2，所述运算放大器IC1的2IN+端与VCC端之间电连接电阻R8，所述运算放大器IC1的2IN-端与VCC端之间电连接电阻R9，所述运算放大器IC1的2IN-端与地端之间分别电连接电阻R11、电容C6和电容C7，所述运算放大器IC1的2IN+端与2OUT端之间电连接电容C5，所述IC1的2IN+端与电阻R10的第一端电连接，所述电阻R10的第二端与地端之间电连接滑动变阻器RP1，所述述运算放大器IC1的2OUT端与电阻R13的第一端电连接，所述电阻R13的第二端与运算放大器IC1的VCC端之间分别电连接电阻R14和电容C10，所述电阻R13的第二端与地端之间电连接电阻R15，所述运算放大器IC1的VCC端与地端之间分别电连接电容C8和电容C9，所述运算放大器IC1的VCC端通过电阻R12连接有直流电源，所述电阻R13的第二端电连接驱动电路。

进一步的，还包括电流检测放大电路，所述电流检测放大电路包括运算放大器IC2和电流检测放大外围电路，所述运算放大器IC2采用LM358芯片，所述电流检测放大外围电路包括电阻电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻24、电容C11和滑动变阻器RP2,所述运算放大器IC2的1OUT端通过电阻R20与运算放大器IC2的2IN-端电连接，所述运算放大器IC2的1IN-端与2OUT端之间电连接电阻R21，所述运算放大器IC2的IN+端与电阻R19的第一端电连接，所述电阻R19的第二端与地端之间电连接电阻R17，所述电阻R19的第二端与运算放大器IC2的VCC端之间电连接电阻R18，所述运算放大器IC2的2IN-端与2OUT端之间电连接滑动变阻器RP2，所述运算放大器IC2的2IN-端与地端之间电连接电阻R22，所述运算放大器IC2的2IN+端与地端之间电连接电容C11，所述运算放大器IC2的2IN+端与电阻R23的第一端电连接，所述电阻R23的第二端与地端之间电连接电阻R24，所述电阻R23的第二端电连接开关功率放大电路输出端。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的D类音频功率放大器及其驱动电路控制电路，通过控制D类音频功率放大器在待机时把驱动电路关断，确保不消耗能量，并起静噪作用，提高效率。进一步的，利用电流检测放大电路，对开关功率放大电路输出端电流进行检测，当开关功率放大电路输出端电流过大时控制驱动电路关断，进行过流保护。本发明驱动电路控制电路采用电子控制，控制精确，使用寿命高。

附图说明

图1是本发明的电路连接框图；

图2是本发明的驱动电路控制电路和电流检测放大电路的电路原理图；

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参考图1、图2，本实施例提供一种D类音频功率放大器及其驱动电路控制电路。包括包括三角波产生器、比较器、驱动电路、开关功率放大电路、低通滤波器、驱动电路控制电路和电流检测放大电路，比较器的两个输入端分别接音频信号输入和所述三角波产生器的输出端，比较器的输出端接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端接开关功率放大电路的输入端，开关功率放大电路的输出端接低通滤波器的输入端，实现音频放大的功能，所述三角波产生器、比较器、驱动电路、开关功率放大电路和低通滤波器均为现有公知技术。

所述驱动电路控制电路包括运算放大器IC1及驱动控制外围电路，所述驱动控制外围电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、二极管D1、二极管D2和滑动变阻器RP1，所述电容C1、电容C2、电容C4、电容C5、电容C7、电容C8为无极性电容，所述电容C3、电容C6、电容C9、电容C10为电解质电容，所述运算放大器IC1采用LM358芯片。

所述运算放大器IC1的1IN+端和地端之间分别电连接电容C4和电阻R6，所述运算放大器IC1的1IN+端与电容C3的正极端电连接，所述C3的负极端与电阻R1的第一端电连接，所述电阻R1的第二端连接有音频信号输入，所述运算放大器IC1的1IN+端与VCC端之间电连接电阻R5，所述运算放大器IC1的1IN-端与VCC端之间电连接电阻R7，所述运算放大器IC1的1IN-端与地端之间电连接电阻R2，所述算放大器IC1的1IN-端分别电连接电阻R3的第一端、电阻R4的第一端、二极管D2的正极，所述电阻R3两端并联连接电容C1,所述电阻R3第二端与运算放大器IC1的2IN-端之间电连接电阻R16，所述电阻R3第二端电连接二极管D1负极，所述二极管D1正极与二极管D2的负极电连接，所述二极管D1正极与运算放大器IC1的1OUT端电连接，所述电阻R4的第二端与运算放大器IC1的VCC端之间电连接电容C2，所述运算放大器IC1的2IN+端与VCC端之间电连接电阻R8，所述运算放大器IC1的2IN-端与VCC端之间电连接电阻R9，所述运算放大器IC1的2IN-端与地端之间分别电连接电阻R11、电容C6和电容C7，所述运算放大器IC1的2IN+端与2OUT端之间电连接电容C5，所述IC1的2IN+端与电阻R10的第一端电连接，所述电阻R10的第二端与地端之间电连接滑动变阻器RP1，所述述运算放大器IC1的2OUT端与电阻R13的第一端电连接，所述电阻R13的第二端与运算放大器IC1的VCC端之间分别电连接电阻R14和电容C10，所述电阻R13的第二端与地端之间电连接电阻R15，所述运算放大器IC1的VCC端与地端之间分别电连接电容C8和电容C9，所述运算放大器IC1的VCC端通过电阻R12连接有直流电源，所述电阻R13的第二端电连接驱动电路。

所述运算放大器IC1采用单电源放大电路，因此需要设置偏置电路，运算放大器IC1的1IN-端采用两个阻值的电阻R7、电阻R2，电容C2起高频提升作用和开机静噪作用，电阻R4消除自激振荡作用；运算放大器IC1的1IN+端采用两个不等阻值的电阻R5、电阻R6，电阻R5阻值略大于电阻R6，使运算放大器IC1的1IN+端输入信号有个门限，拦截噪声电平，消除误动作，使运算放大器IC1的1OUT端在静态时输出低电平。采用同相放大器，有极高的输入阻抗，减小对信号源的影响。电阻R2为输入隔离电阻，电容C3为输入耦合电容，电容C4为高频旁路电容，滤除干扰信号，电阻R2为负反馈电阻，采用高阻值电阻，使电路增益很大，使极小信号也能检测出来，电容C1为高频负反馈电容，使高频噪声信号增益降低，减小噪声干扰。当音频输入信号处于正弦波正半周时，运算放大器IC1的1IN-端输出高电平，二极管D7导通，二极管D9截止，电容R2有反馈电流通过，产生很高的增益而饱和，输出接近于直流电源电压；当输入正弦波负半周时，运算放大器IC1的1IN-端输出低电平，二极管D9导通，二极管D7截止，R2无反馈电流通过，二极管D9导通使运算放大器IC1的1IN-端与1OUT端短接，无输出信号，因此为半波整流。电阻R16、电容C6、电容C6为RC滤波电路，时间常数应适中，太大时对检测过于迟钝，太小时对检测过于灵敏，会出现音乐停顿现象。当有信号时，正半周高电平对电容C6充电，使运算放大器IC1的2IN-端电压增高，运算放大器IC1接负反馈构成电压比较器，电阻R8、电阻R10、滑动变阻器RP1构成门限设置电路，运算放大器IC1的2OUT端输出低电平，电阻R9、电阻R11为偏置电阻，电阻R4、电容C5构成正反馈电路。电阻R13为隔离电阻，电阻R14为上灌电阻，电阻R15为下拉电阻，电容C10为开机静噪电容，由于电容C10两端电压不能突变当没有音频信号输入时，运算放大器IC1的2OUT端输出高电平，关断输出驱动电路；当有音频信号输入时，运算放大器IC1的2OUT端输出为低电平，控制驱动电路开通。

所述电流检测放大电路包括运算放大器IC2和电流检测放大外围电路，所述电流检测放大外围电路包括电阻电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻24、电容C11和滑动变阻器RP2,所述电容C11为电解质电容，所述运算放大器IC2采用LM358芯片。

所述运算放大器IC2的1OUT端通过电阻R20与运算放大器IC1的2IN-端电连接，所述运算放大器IC2的1IN-端与2OUT端之间电连接电阻R21，所述运算放大器IC2的IN+端与电阻R19的第一端电连接，所述电阻R19的第二端与地端之间电连接电阻R17，所述电阻R19的第二端与运算放大器IC2的VCC端之间电连接电阻R18，所述运算放大器IC2的2IN-端与2OUT端之间电连接滑动变阻器RP2，所述运算放大器IC2的2IN-端与地端之间电连接电阻R22，所述运算放大器IC2的2IN+端与地端之间电连接电容C11，所述运算放大器IC2的2IN+端与电阻R23的第一端电连接，所述电阻R23的第二端与地端之间电连接电阻R24，所述电阻R23的第二端连接低通滤波器输出端。

电阻R24为低值电流取样电阻，电阻R23为隔离电阻，电容C11为滤波电容，滑动变阻器RP2、电阻R22为负反馈电路，滑动变阻器RP2可调节增益，电阻R17、电阻R18为门限电路，电阻R21为输入隔离电阻，电阻R20为输出隔离电阻。当低通滤波器输出电流没有过流时，运算放大器IC2的1OUT端输出高电平，不影响运算放大器IC1运行的状态；当低通滤波器输出电流过流时，运算放大器IC2的1OUT端输出低电平，使运算放大器IC1的2OUT端输出高电平，关断驱动电路和开关功率放大电路输出。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种D类音频功率放大器及其驱动电路控制电路，包括三角波产生器、比较器、驱动电路、开关功率放大电路和低通滤波器，比较器的两个输入端分别接音频信号输入和所述三角波产生器的输出端，比较器的输出端接驱动电路的输入端，驱动电路的输出端接开关功率放大电路的输入端，开关功率放大电路的输出端接低通滤波器的输入端，其特征在于：还包括驱动电路控制电路，所述驱动电路控制电路包括运算放大器IC1及驱动控制外围电路，所述运算放大器IC1采用LM358芯片，所述驱动控制外围电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、二极管D1、二极管D2和滑动变阻器RP1，所述运算放大器IC1的1IN+端和地端之间分别电连接电容C4和电阻R6，所述运算放大器IC1的1IN+端与电容C3的第一端电连接，所述C3的第二端与电阻R1的第一端电连接，所述电阻R1的第二端连接有音频信号输入，所述运算放大器IC1的1IN+端与VCC端之间电连接电阻R5，所述运算放大器IC1的1IN-端与VCC端之间电连接电阻R7，所述运算放大器IC1的1IN-端与地端之间电连接电阻R2，所述算放大器IC1的1IN-端分别电连接电阻R3的第一端、电阻R4的第一端、二极管D2的正极，所述电阻R3两端并联连接电容C1,所述电阻R3第二端与运算放大器IC1的2IN-端之间电连接电阻R16，所述电阻R3第二端电连接二极管D1负极，所述二极管D1正极与二极管D2的负极电连接，所述二极管D1正极与运算放大器IC1的1OUT端电连接，所述电阻R4的第二端与运算放大器IC1的VCC端之间电连接电容C2，所述运算放大器IC1的2IN+端与VCC端之间电连接电阻R8，所述运算放大器IC1的2IN-端与VCC端之间电连接电阻R9，所述运算放大器IC1的2IN-端与地端之间分别电连接电阻R11、电容C6和电容C7，所述运算放大器IC1的2IN+端与2OUT端之间电连接电容C5，所述IC1的2IN+端与电阻R10的第一端电连接，所述电阻R10的第二端与地端之间电连接滑动变阻器RP1，所述述运算放大器IC1的2OUT端与电阻R13的第一端电连接，所述电阻R13的第二端与运算放大器IC1的VCC端之间分别电连接电阻R14和电容C10，所述电阻R13的第二端与地端之间电连接电阻R15，所述运算放大器IC1的VCC端与地端之间分别电连接电容C8和电容C9，所述运算放大器IC1的VCC端通过电阻R12连接有直流电源，所述电阻R13的第二端电连接驱动电路。

2.根据权利要求1所述的一种D类音频功率放大器及其驱动电路控制电路，其特征在于：还包括电流检测放大电路，所述电流检测放大电路包括运算放大器IC2和电流检测放大外围电路，所述运算放大器IC2采用LM358芯片，所述电流检测放大外围电路包括电阻电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻24、电容C11和滑动变阻器RP2,所述运算放大器IC2的1OUT端通过电阻R20与运算放大器IC2的2IN-端电连接，所述运算放大器IC2的1IN-端与2OUT端之间电连接电阻R21，所述运算放大器IC2的IN+端与电阻R19的第一端电连接，所述电阻R19的第二端与地端之间电连接电阻R17，所述电阻R19的第二端与运算放大器IC2的VCC端之间电连接电阻R18，所述运算放大器IC2的2IN-端与2OUT端之间电连接滑动变阻器RP2，所述运算放大器IC2的2IN-端与地端之间电连接电阻R22，所述运算放大器IC2的2IN+端与地端之间电连接电容C11，所述运算放大器IC2的2IN+端与电阻R23的第一端电连接，所述电阻R23的第二端与地端之间电连接电阻R24，所述电阻R23的第二端连接开关功率放大电路输出端。