CN2829215Y - 一种d类功率放大电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公告了一种D类功率放大电路，包括D类集成高、低音频功率放大器，其特征在于：在高、低音频功率放大器与相应的高、低音频电平调节器之间分别设有负反馈高、低音频压限器，D类集成高、低音频放大器在总谐波失真(未加权)1％的情况下，输出功率分别至少为150W、50W；设置负反馈压限器后，可长时间连续输出总功率至少为120W；功率转换效率至少为90％；瞬态响应不低于10V/μS；信号噪声比不低于98db。其电路简单，性能良好，经济节能，效率高，体积小，重量轻，制作成本大大降低，能有效地解决现有专业功率放大器价格高、效率低的问题，有利于专业功率放大器的推广应用，而且适用面广，既适用于专业音响制品，也适用于普通消费者使用的家用音响制品。

Description

一种D类功率放大电路
技术领域
本实用新型涉及用半导体器件作为放大元件的放大器，尤其是涉及一种D类功率放大电路。
背景技术
从电原理图来看，专业功率放大器和家用功率放大器似乎没有明显的区别；从用途来看，两者也一样，都是用来驱动音箱放音的；从性能指标来看，两者的基本性能指标也大同小异。但是，专业功率放大器与家用功率放大器对比仍然有以下特点：一是专业功率放大器一般都需要长时间、连续工作在接近“满功率”状态，要求具备功率余量大，可靠性高，输出级温升较小，电路稳定性较好；二是从放大器的设计要求来看，专业功率放大器用于公共场合驱动专业音箱放音比较多，要求其驱动能力强，输出功率大，音质动态凌厉，音色强劲，力度充足；三从功能设置来看，专业功率放大器往往都是配合调音台等前级设备进行工作，多为纯后级放大器，要求功能单一，内部放大电路相对简单，面板上一般只设有电源开关和输出电平调整电位器，或步进衰减器，大多数还设有由双声道状态“桥接”为单声道放大器的“桥接”开关；四是从放大器的工作状态来看，专业功率放大器侧重放大器的效率，因此大多为AB类或D类放大器。正是以上的特点使现有专业功率放大器不同程度地存在电路复杂，笨重体大，制造成本高，且效率低，不节能等缺陷。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提出一种电路简单，性能良好，经济节能的D类功率放大电路。
本实用新型的技术问题是这样加以解决的：
这种D类功率放大电路，包括D类集成高音频功率放大器和D类集成低音频功率放大器，其输出端分别连接在所述D类集成高音频功率放大器、D类集成低音频功率放大器输入端的高音频电平调节器和低音频电平调节器，分别设置在所述高音频电平调节器、低音频电平调节器与前置放大器之间的高通滤波器和低通滤波器，以及将交流输入电源转换为直流输出电源的稳压电源。
这种D类功率放大电路的特点是：
在所述D类集成高、低音频功率放大器与相应的高、低音频电平调节器之间分别设有负反馈高、低音频压限器。将功率放大器的部分输出通过压限器负反馈至电平调节器，可以避免声音失真，使功率放大器长时间输出较大的功率，还可以避免放大器长时间工作在满功率状态，可以减小散热片，节省成本。由于功率放大器的额定功率的是在开环状态下输入一定频率、一定幅度的正弦信号测定的，而实际使用的输入信号是音频信号，其输出功率处于一种动态的范围内，在开环状态下留出一定的余量作为其波动的范围，用负反馈压限器加于调节，一方面可以压缩中等以上电平信号的动态范围，使声音信号不超过系统的整体动态范围，可以避免声音失真，使功率放大器长时间输出较大的功率，而且可以长时间输出较大的功率；另一方面可以避免放大器长时间工作在满功率状态，可以减小散热片，节省成本。
所述D类集成高、低音频放大器是同时满足如下条件的D类集成高、低音频放大器：
(1)在总谐波失真(未加权)1％的情况下，输出功率分别至少为150W、50W；
(2)设置负反馈压限器后，可长时间连续输出总功率至少为120W；
(3)功率转换效率至少为90％；
(4)瞬态响应不低于10V/μS；
(5)信号噪声比不低于98db。
本实用新型的技术问题是这样择优加以解决的：
在所述前置放大器与低通滤波器之间设有根据输出音量的大小可动态调节输入信号频率成分的高通滤波器。由于在输出音量较大时，如果输入信号的频率太低，输出信号会产生较大的失真，根据输出音量的大小，相应地动态调节输入信号的频率成分，可以减小输出音频信号失真。
所述D类集成高、低音频放大器分别是D类集成高音频放大器TDA8922B、D类集成低音频放大器TDA8920B。
本实用新型的技术问题是这样进一步加以解决的：
所述可动态调节输入信号频率成分的高通滤波器，是带压控放大器的高通滤波器，在低音频功率放大器的输出端与带压控放大器的高通滤波器的控制端之间设有低音频信号电平检测电路，所述带压控放大器的高通滤波器的截止频率与低音频信号电平成正比。
所述稳压电源由功率至少为所述高音频功率放大器、低音频功率放大器输出功率总和的环形变压器与稳压电路级联组成。
所述环形变压器是负载电压范围比较宽的低成本环形变压器，其磁芯成本比较低。
所述环形变压器内置有负温度系数热敏电阻，在工作温度高于所允许的最大值时，所述负温度系数热敏电阻的阻值接近于零。
所述稳压电路是由整流电路和电平调节电路级联组成的稳压电路，所述稳压电路是在环形变压器的整流输出电压低于设定的稳压值且高于供应功率放大器达到额定最小输出电压的设定值时直接以环形变压器的整流输出电压为输出的稳压电路，其输出电压可以在很窄的范围内波动。
还设有控制端分别连接至贴装在散热片上的热敏开关、环形变压器输出端的热保护电路。当散热片的热传导温度高于所允许的最大值时，所述热敏开关自动闭合，将控制端接地，热保护电路实施保护，控制高、低音频功率放大器停止工作；当环形变压器过热使其内置的负温度系数热敏电阻的工作温度高于所允许的最大值时，负温度系数热敏电阻的阻值接近于零，相当于将控制端接地，热保护电路实施保护，控制高、低音频功率放大器停止工作。
还设有控制端连接至环型变压器输出端的低电压切断保护电路。所述低电压切断保护电路对环型变压器输出电压进行实时检测，一旦环型变压器输出电压低于供应功率放大器达到额定最小输出电压的设定值时，低电压切断保护电路实施保护，控制高、低音频功率放大器停止工作。
本实用新型是一种电路简单，性能良好，经济节能的D类功率放大电路，其效率高，体积小，重量轻，制作成本大大降低，能有效地解决现有专业功率放大器价格高、效率低的问题，有利于专业功率放大器的推广应用，而且适用面广，既适用于专业音响制品，也适用于普通消费者使用的家用音响制品。
附图说明
下面对照附图并结合具体实施方式对本实用新型作进一步说明。
附图是本实用新型一具体实施方式的电路方框简图。
具体实施方式
一种专业音响制品用D类功率放大电路
这种D类功率放大电路，包括由PHILIPS公司出品的D类集成高音频放大器TDA8922B和D类集成低音频放大器TDA8920B分别组成的高音频功率放大器1和低音频功率放大器2，其输出端分别连接在所述高音频功率放大器1、低音频功率放大器2输入端的高音频电平调节器3和低音频电平调节器4，分别设置在所述高音频电平调节器3、低音频电平调节器4与前置放大器5之间的高通滤波器6和低通滤波器7，以及将交流输入电源转换为直流输出电源的稳压电源。
在所述高音频功率放大器1与高音频电平调节器3之间设有负反馈高音频压限器8，将高音频功率放大器1的部分输出通过负反馈高音频压限器8负反馈至高音频电平调节器3。
在所述低音频功率放大器2与电平调节器4之间设有负反馈低音频压限器9，将低音频功率放大器2的部分输出通过负反馈低音频压限器9负反馈至低音频电平调节器4。
在所述前置放大器5与低通滤波器7之间设有可动态调节频率的带压控放大器的高通滤波器10，在低音频功率放大器2的输出端与带压控放大器的高通滤波器10的控制端之间设有低音频信号电平检测电路11，所述带压控放大器的高通滤波器10的截止频率与低音频信号电平成正比。
在所述前置放大器5与高通滤波器6、带压控放大器的高通滤波器10之间还设有包括高中低三段EQ均衡器的音质处理电路。
所述稳压电源由功率至少为所述高音频功率放大器1、低音频功率放大器2输出功率总和的环形变压器12与稳压电路13级联组成。
所述环形变压器12是负载电压范围比较宽的低成本环形变压器。
所述环形变压器12内置有负温度系数热敏电阻，在工作温度高于所允许的最大值时，所述负温度系数热敏电阻的阻值接近于零。
所述稳压电路13是由整流电路和电平调节电路级联组成的稳压电路，所述稳压电路13是在环形变压器12的整流输出电压低于设定的稳压值且高于供应功率放大器达到额定最小输出电压的设定值时直接以环形变压器12的整流输出电压为输出的稳压电路。
还设有控制端分别连接至贴装在散热片上的热敏开关16、环形变压器12输出端的热保护电路14。当散热片的热传导温度高于所允许的最大值时，所述热敏开关16自动闭合，将控制端接地，热保护电路14实施保护，控制高、低音频功率放大器1、2停止工作；当环形变压器12过热使其内置的负温度系数热敏电阻的工作温度高于所允许的最大值时，负温度系数热敏电阻的阻值接近于零，相当于将控制端接地，热保护电路14实施保护，控制高、低音频功率放大器1、2停止工作。
还设有控制端连接至环型变压器12输出端的低电压切断保护电路15。所述低电压切断保护电路15对环型变压器12输出电压进行实时检测，一旦环型变压器12输出电压低于供应功率放大器达到额定最小输出电压的设定值时，低电压切断保护电路15实施保护，控制高、低音频功率放大器1、2停止工作。
所述TDA8920B和TDA8922B芯片在总谐波失真(未加权)1％的情况下，输出功率分别为150W、50W；设置负反馈压限器后，可长时间连续输出总功率为120W；功率转换效率至少为90％；瞬态响应不低于10V/μS；信号噪声比不低于98db。
本具体实施方式的D类功率放大电路的主要参数如下：
(1)低音频放大器
额定功率(1KHZ，1％THD)                              150W
额定负载                                            6OHM
额定THD(1W)                                         0.1％
瞬态响应                                            15V/μS
信号噪声比(20Hz～20KHz，unweighted，at 150W)        ＞101dB
(2)高音频放大器
额定功率(1KHZ，1％THD)                              50W
额定负载                                            8OHM
额定THD(1W)                                         0.1％
瞬态响应                                            15V/μS
信号噪声比(20Hz～20KHz，unweighted，at 150W)        ＞101dB
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种D类功率放大电路，包括D类集成高音频功率放大器和D类集成低音频功率放大器，其输出端分别连接在所述D类集成高音频功率放大器、D类集成低音频功率放大器输入端的高音频电平调节器和低音频电平调节器，分别设置在所述高音频电平调节器、低音频电平调节器与前置放大器之间的高通滤波器和低通滤波器，以及将交流输入电源转换为直流输出电源的稳压电源，其特征在于：
在所述D类集成高、低音频功率放大器与相应的高、低音频电平调节器之间分别设有负反馈高、低音频压限器。
2.按照权利要求1所述的D类功率放大电路，其特征在于：
在所述前置放大器与低通滤波器之间设有根据输出音量的大小可动态调节输入信号频率成分的高通滤波器。
3.按照权利要求1或2所述的D类功率放大电路，其特征在于：
所述D类集成高、低音频放大器分别是D类集成高音频放大器TDA8922B、D类集成低音频放大器TDA8920B。
4.按照权利要求3所述的D类功率放大电路，其特征在于：
所述可动态调节输入信号频率成分的高通滤波器，是带压控放大器的高通滤波器，在低音频功率放大器的输出端与带压控放大器的高通滤波器的控制端之间设有低音频信号电平检测电路，所述带压控放大器的高通滤波器的截止频率与低音频信号电平成正比。
5.按照权利要求4所述的D类功率放大电路，其特征在于：
所述稳压电源由功率至少为所述高音频功率放大器、低音频功率放大器输出功率总和的环形变压器与稳压电路级联组成。
6.按照权利要求5所述的，其特征在于：
所述环形变压器是负载电压范围比较宽的低成本环形变压器。
7.按照权利要求6所述的D类功率放大电路，其特征在于：
所述环形变压器内置有负温度系数热敏电阻，在工作温度高于所允许的最大值时，所述负温度系数热敏电阻的阻值接近于零。
8.按照权利要求7所述的D类功率放大电路，其特征在于：
所述稳压电路是由整流电路和电平调节电路级联组成的稳压电路，所述稳压电路是在环形变压器的整流输出电压低于设定的稳压值且高于供应功率放大器达到额定最小输出电压的设定值时直接以环形变压器的整流输出电压为输出的稳压电路。
9.按照权利要求8所述的D类功率放大电路，其特征在于：
设有控制端分别连接至贴装在散热片上的热敏开关、环形变压器输出端的热保护电路，当散热片的热传导温度高于所允许的最大值时，所述热敏开关自动闭合，将控制端接地，热保护电路实施保护，控制高、低音频功率放大器停止工作；当环形变压器过热使其内置的负温度系数热敏电阻的工作温度高于所允许的最大值时，负温度系数热敏电阻的阻值接近于零，相当于将控制端接地，热保护电路实施保护，控制高、低音频功率放大器停止工作。
10.按照权利要求9所述的D类功率放大电路，其特征在于：
设有控制端连接至环型变压器输出端的低电压切断保护电路，所述低电压切断保护电路对环型变压器输出电压进行实时检测，一旦环型变压器输出电压低于供应功率放大器达到额定最小输出电压的设定值时，低电压切断保护电路实施保护，控制高、低音频功率放大器停止工作。
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