CN218335963U - 一种环保型高保真氮化镓功放 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环保型高保真氮化镓功放，包括音频处理模块、驱动模块、第一、二氮化镓功率放大器D910、D912以及第一滤波模块，音频处理模块的输出端经驱动模块接入第一氮化镓功率放大器D910的第2脚和第3脚以及第二氮化镓功率放大器D912的第2脚和第3脚，第一氮化镓功率放大器D910的第1脚分别与电源端、第一氮化镓功率放大器D910的第4、5脚、第二氮化镓功率放大器D912的第1、4、5脚、第一滤波模块以及接地端连接，第一滤波模块的输出端接入喇叭SPK；用氮化镓来做功放具有效率高、开关损耗小、发热量小、结电容小、EMI辐射小以及产生的谐振少的优点，使用氮化镓来做功放，信噪比非常高，主波与谐波之间的信噪比大约91dB，使得功放较为环保。

Description

一种环保型高保真氮化镓功放

技术领域

本实用新型涉及一种环保型高保真氮化镓功放。

背景技术

目前市面上的功率放大器基本上由下面3种元器件来做，电子管、三极管和MOS管，但上述元件都存在缺点：

1、使用电子管制作的电子管功率放大器，由于电子管的供电压高，还有灯丝等的耗电，所以电子管功放的输出效率只有25％左右，里面发热量巨大，温度很高，人手碰到很容易烫伤，主波与谐波之间的信噪比大约50dB；

2、使用大功率三极管作后级的基本上是A类放大器或者AB放大器，三极管的A类放大器或者AB放大器的最大缺点是效率不高，A类的效率只有45-50％左右，B类只有60-75％左右，发热量巨大，并且偏置电压调节不好就容易烧管子，谐波失真有5-6个奇次谐波，主波与谐波之间的信噪比大约55dB；

3、使用MOS作为后级的数字功放，此类功放由于集成度高，调试简单一般生产线都能组装，由于数字功放的工作于MOS管的开关模式，所以效率比较高，达到85％-90％，但由于MOS管的结电容比较大，容易产生谐波，MOS管组成的数字功放的谐波会生产9个奇次波，布满整个音频范围，所以听起来很杂，并且由于谐波太多，对于EMC电磁兼容也是很难处理，需要增加很多EMC的器件来抑制谐波的产生，主波与谐波之间的信噪比大约65dB；

因此，急需一种环保型高保真氮化镓功放来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种环保型高保真氮化镓功放。

本实用新型的一种实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：一种环保型高保真氮化镓功放，包括音频处理模块、驱动模块、第一氮化镓功率放大器D910、第二氮化镓功率放大器D912以及第一滤波模块，音频处理模块的输出端经驱动模块接入第一氮化镓功率放大器D910的第2脚和第3脚以及第二氮化镓功率放大器D912的第2脚和第3脚，第一氮化镓功率放大器D910的第1脚分别与电源端、第一氮化镓功率放大器D910的第4、5脚、第二氮化镓功率放大器D912的第1、4、5脚、第一滤波模块以及接地端连接，第一滤波模块的输出端接入喇叭SPK。

进一步地，第一氮化镓功率放大器D910和第二氮化镓功率放大器D912的型号设置为GS61008P。

进一步地，第一滤波模块包括电感L902、L904、电容C933和C935，电感L902的一端分别与第一氮化镓功率放大器D910的第1、4、5脚、第二氮化镓功率放大器D912的第1、4、5脚以及电感L904的一端连接，电感L902的另一端分别与电感L904的另一端、电容C933的一端、电容C935的一端以及喇叭SPK的一端连接，电容C933的另一端、电容C935的另一端以及喇叭SPK的另一端接地。

进一步地，一种环保型高保真氮化镓功放还包括分别与音频处理模块、第一氮化镓功率放大器D910的第1脚以及电源端连接的过流检测模块。

进一步地，过流检测模块包括电阻R906、R908、R912、R914、R916、R918、R925、R928、R929、电容C902、C906、C914、C929、二极管D904以及三极管Q903、Q05、Q907，电阻R908的一端与电源端、二极管D4的阴极、电阻R906的一端、电容C906的一端以及三极管Q905的发射极连接，电阻R908的另一端与第一氮化镓功率放大器D910的第1脚、电容C914的一端、C902的一端以及三极管Q903的发射极，电容C902的另一端分别与三极管Q903的集电极、电阻R916的一端以及电阻R912的一端连接，电阻R916的另一端与三极管Q903的基极连接以及经电阻R925分别与二极管D4的阳极和电阻R928的一端连接，电阻R928的另一端接地，电阻R912的另一端分别与电阻R906的另一端、电容C906的另一端以及三极管Q905的基极连接，三极管Q905的集电极经电阻R918分别与电阻R929的一端、电容C927的一端以及三极管Q907的基极连接，三极管Q907的集电极分别与电阻R914的一端以及音频处理模块连接，电阻R914的另一端接入电源，三极管Q907的发射极分别与电阻R929的另一端、电容C927的另一端以及接地端连接。

进一步地，一种环保型高保真氮化镓功放还包括设置于电阻R908的一端与电源端之间的第二滤波模块。

进一步地，第二滤波模块包括并联的电阻C910-912，并联后的一端分别与电阻R908的一端以及电源端连接，并联后的另一端接地。

进一步地，一种环保型高保真氮化镓功放还包括设置于电阻R908的另一端与第一氮化镓功率放大器D910的第1脚之间的第三滤波模块。

进一步地，第三滤波模块包括并联的电容C922-925，并联后的一端分别与电阻R908的另一端以及第一氮化镓功率放大器D910的第1脚连接，并联后的另一端接地。

一种环保型高保真氮化镓功放还包括分别与电源端以及音频处理模块连接的温度检测模块。

本实用新型的有益效果：一种环保型高保真氮化镓功放，包括音频处理模块、驱动模块、第一氮化镓功率放大器D910、第二氮化镓功率放大器D912以及第一滤波模块，音频处理模块的输出端经驱动模块接入第一氮化镓功率放大器D910的第2脚和第3脚以及第二氮化镓功率放大器D912的第2脚和第3脚，第一氮化镓功率放大器D910的第1脚分别与电源端、第一氮化镓功率放大器D910的第4、5脚、第二氮化镓功率放大器D912的第1、4、5脚、第一滤波模块以及接地端连接，第一滤波模块的输出端接入喇叭SPK；用氮化镓来做功放具有效率高、开关损耗小、发热量小、结电容小、EMI辐射小以及产生的谐振少的优点，使用氮化镓来做功放，信噪比非常高，主波与谐波之间的信噪比大约91dB，使得功放较为环保，并且在失真度上可达到20-20KHz全频段0.005％THD。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为一种环保型高保真氮化镓功放的电路图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，一种环保型高保真氮化镓功放，包括音频处理模块10、驱动模块20、第一氮化镓功率放大器D910、第二氮化镓功率放大器D912以及第一滤波模块30，音频处理模块10的输出端经驱动模块20接入第一氮化镓功率放大器D910的第2脚和第3脚以及第二氮化镓功率放大器D912的第2脚和第3脚，第一氮化镓功率放大器D910的第1脚分别与电源端、第一氮化镓功率放大器D910的第4、5脚、第二氮化镓功率放大器D912的第1、4、5脚、第一滤波模块30以及接地端连接，第一滤波模块30的输出端接入喇叭SPK。

在本实用新型中，音频处理模块10主要包括DSP音频处理芯片U902，包括ADC、音频曲线、DRC、EQ,loudness以及DAC音频处理后，输出包含PWM的音频信号，驱动模块20主要包括缓冲隔离芯片U903，缓冲隔离芯片U903的型号优选为LMG1210，DSP音频处理芯片U902过来PWM信号转换成差分信号，再分成上管和下管处理来分别驱动第一氮化镓功率放大器D910和第二氮化镓功率放大器D912，第一氮化镓功率放大器D910、第二氮化镓功率放大器D912的输出经过第一滤波模块30的滤波后，变成纯音频并经喇叭SPK发出声音；本实用新型的优点在于：用氮化镓来做功放，具有效率高、开关损耗小、发热量小、结电容小、EMI辐射小以及产生的谐振少的优点，一般只有3-4个很低的自然次谐波，所以使用氮化镓来做功放的信噪比非常高，主波与谐波之间的信噪比大约91dB，使得功放较为环保，并且在失真度上可达到20-20KHz全频段0.005％THD；本实用新型可以应用于：1、AV Receiver功放；2、舞台功放；3、组合音响功放；4、sound bar功放；5、无线重低音功放；6、卡拉OK功放；7、卡包箱功放；8、移动广场舞音响功放；9、教学广播音响；10、电影院音响系统等。

第一氮化镓功率放大器D910和第二氮化镓功率放大器D912的型号设置为GS61008P。

第一滤波模块30包括电感L902、L904、电容C933和C935，电感L902的一端分别与第一氮化镓功率放大器D910的第1、4、5脚、第二氮化镓功率放大器D912的第1、4、5脚以及电感L904的一端连接，电感L902的另一端分别与电感L904的另一端、电容C933的一端、电容C935的一端以及喇叭SPK的一端连接，电容C933的另一端、电容C935的另一端以及喇叭SPK的另一端接地。

一种环保型高保真氮化镓功放还包括分别与音频处理模块10、第一氮化镓功率放大器D910的第1脚以及电源端连接的过流检测模块40；由于功率比较大，为了防止氮化镓被损坏，通过设置过流检测模块40，当将要超过氮化镓的电流时通过音频处理模块10减少氮化镓的输入电平。

过流检测模块40包括电阻R906、R908、R912、R914、R916、R918、R925、R928、R929、电容C902、C906、C914、C929、二极管D904以及三极管Q903、Q05、Q907，电阻R908的一端与电源端、二极管D4的阴极、电阻R906的一端、电容C906的一端以及三极管Q905的发射极连接，电阻R908的另一端与第一氮化镓功率放大器D910的第1脚、电容C914的一端、C902的一端以及三极管Q903的发射极，电容C902的另一端分别与三极管Q903的集电极、电阻R916的一端以及电阻R912的一端连接，电阻R916的另一端与三极管Q903的基极连接以及经电阻R925分别与二极管D4的阳极和电阻R928的一端连接，电阻R928的另一端接地，电阻R912的另一端分别与电阻R906的另一端、电容C906的另一端以及三极管Q905的基极连接，三极管Q905的集电极经电阻R918分别与电阻R929的一端、电容C927的一端以及三极管Q907的基极连接，三极管Q907的集电极分别与电阻R914的一端以及音频处理模块10连接，电阻R914的另一端接入电源，三极管Q907的发射极分别与电阻R929的另一端、电容C927的另一端以及接地端连接。

过流检测模块40的原理如下：电阻R908是串在第一氮化镓功率放大器D910的第1脚与电源端之间的小阻值电阻，是用来检测电路上的电流，二极管D904是27V稳压管，假设电源端PVDD＝50V，那么C点的电压就是PVDD-27＝23V，D点的电压是PVDD-0.7＝49.3V，此时串在一起的电阻电流是(49.3-23)V/18.7K＝1.4mA，则E点的电压是(1.4mA*160)+49.3V＝49.525V，如果要触发过流检测电路，三极管Q905必须有0.7V的压降，目前静态压降是50-49.53448＝0.465,是不具备导通条件的；根据公式：P(功率)＝U(电压)*I(电流)，当功率增大时，电阻R908两端电压也会变大，三极管Q905的触发导通电压是49.534+0.7＝50.234V，也就是电阻R908两端电压为50.234-50＝0.234V时，三极管Q905就会导通，此时的功放电流是0.234V/0.004＝58.5A，使用型号为GS61008P的氮化镓功率放大器的电流范围是65A-100A，所以选择在58.5A左右是比较合理的，既保护氮化镓不会损坏，也能使得氮化镓功率放大器的使用效率比较高。

一种环保型高保真氮化镓功放还包括设置于电阻R908的一端与电源端之间的第二滤波模块50。

第二滤波模块50包括并联的电阻C910-912，并联后的一端分别与电阻R908的一端以及电源端连接，并联后的另一端接地。

一种环保型高保真氮化镓功放还包括设置于电阻R908的另一端与第一氮化镓功率放大器D910的第1脚之间的第三滤波模块60。

第三滤波模块60包括并联的电容C922-925，并联后的一端分别与电阻R908的另一端以及第一氮化镓功率放大器D910的第1脚连接，并联后的另一端接地。

一种环保型高保真氮化镓功放还包括分别与电源端以及音频处理模块10连接的温度检测模块70；通过温度检测模块70来防止超温损坏氮化镓；具体的，温度检测模块70包括电阻R951以及热敏电阻R955，电阻R951的一端接入电源，电阻R951的另一端分别与音频处理模块10以及热敏电阻R955的一端连接，热敏电阻R955的另一端接地，通过热敏电阻R955来检测环境温度，并向音频处理模块10反馈对应的电信号，实现温度检测。

当然，本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形和替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种环保型高保真氮化镓功放，其特征在于：包括音频处理模块(10)、驱动模块(20)、第一氮化镓功率放大器D910、第二氮化镓功率放大器D912以及第一滤波模块(30)，所述音频处理模块(10)的输出端经所述驱动模块(20)接入第一氮化镓功率放大器D910的第2脚和第3脚以及第二氮化镓功率放大器D912的第2脚和第3脚，第一氮化镓功率放大器D910的第1脚分别与电源端、第一氮化镓功率放大器D910的第4、5脚、第二氮化镓功率放大器D912的第1、4、5脚、第一滤波模块(30)以及接地端连接，所述第一滤波模块(30)的输出端接入喇叭SPK。

2.根据权利要求1所述的一种环保型高保真氮化镓功放，其特征在于：所述第一氮化镓功率放大器D910和第二氮化镓功率放大器D912的型号设置为GS61008P。

3.根据权利要求1所述的一种环保型高保真氮化镓功放，其特征在于：所述第一滤波模块(30)包括电感L902、L904、电容C933和C935，电感L902的一端分别与第一氮化镓功率放大器D910的第1、4、5脚、第二氮化镓功率放大器D912的第1、4、5脚以及电感L904的一端连接，电感L902的另一端分别与电感L904的另一端、电容C933的一端、电容C935的一端以及喇叭SPK的一端连接，电容C933的另一端、电容C935的另一端以及喇叭SPK的另一端接地。

4.根据权利要求1所述的一种环保型高保真氮化镓功放，其特征在于：还包括分别与所述音频处理模块(10)、第一氮化镓功率放大器D910的第1脚以及电源端连接的过流检测模块(40)。

5.根据权利要求4所述的一种环保型高保真氮化镓功放，其特征在于：所述过流检测模块(40)包括电阻R906、R908、R912、R914、R916、R918、R925、R928、R929、电容C902、C906、C914、C929、二极管D904以及三极管Q903、Q05、Q907，电阻R908的一端与电源端、二极管D4的阴极、电阻R906的一端、电容C906的一端以及三极管Q905的发射极连接，电阻R908的另一端与第一氮化镓功率放大器D910的第1脚、电容C914的一端、C902的一端以及三极管Q903的发射极，电容C902的另一端分别与三极管Q903的集电极、电阻R916的一端以及电阻R912的一端连接，电阻R916的另一端与三极管Q903的基极连接以及经电阻R925分别与二极管D4的阳极和电阻R928的一端连接，电阻R928的另一端接地，电阻R912的另一端分别与电阻R906的另一端、电容C906的另一端以及三极管Q905的基极连接，三极管Q905的集电极经电阻R918分别与电阻R929的一端、电容C927的一端以及三极管Q907的基极连接，三极管Q907的集电极分别与电阻R914的一端以及所述音频处理模块(10)连接，电阻R914的另一端接入电源，三极管Q907的发射极分别与电阻R929的另一端、电容C927的另一端以及接地端连接。

6.根据权利要求5所述的一种环保型高保真氮化镓功放，其特征在于：还包括设置于所述电阻R908的一端与电源端之间的第二滤波模块(50)。

7.根据权利要求6所述的一种环保型高保真氮化镓功放，其特征在于：所述第二滤波模块(50)包括并联的电阻C910-912，并联后的一端分别与所述电阻R908的一端以及电源端连接，并联后的另一端接地。

8.根据权利要求5所述的一种环保型高保真氮化镓功放，其特征在于：还包括设置于所述电阻R908的另一端与第一氮化镓功率放大器D910的第1脚之间的第三滤波模块(60)。

9.根据权利要求8所述的一种环保型高保真氮化镓功放，其特征在于：所述第三滤波模块(60)包括并联的电容C922-925，并联后的一端分别与所述电阻R908的另一端以及第一氮化镓功率放大器D910的第1脚连接，并联后的另一端接地。

10.根据权利要求8所述的一种环保型高保真氮化镓功放，其特征在于：还包括分别与电源端以及所述音频处理模块(10)连接的温度检测模块(70)。

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