AB類功放特點(diǎn)及設(shè)計(jì)技巧

我們知道，這幾年D類功放技術(shù)發(fā)展的很快，市場(chǎng)占有率不斷加大，但是D類功放也有它自身不足之處，還是不能完全取代AB類功放，與D類功放相比，AB類功放都有哪些優(yōu)勢(shì)呢?第一，AB類功放設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單;第二，大多數(shù)AB類功放都是采用單面板，這樣可以減少成本;第三，外圍元器件比較少;第四，沒有EMI干擾;第五，音質(zhì)較好。

AB類功放應(yīng)用

并聯(lián)應(yīng)用是AB類功放的應(yīng)用之一，如圖1所示。IC并聯(lián)時(shí)可提高輸出電流，增加帶載能力，可以帶更低阻抗的喇叭負(fù)載。為了防止兩個(gè)放大器輸出電流不一致，在輸出端分別串聯(lián)一個(gè)小電阻，作為均壓和均流。橋接模式應(yīng)用在相同的電源電壓下，橋接的輸出壓增加了一倍，輸出功率是單端模式的4倍。圖2為L(zhǎng)M3886橋接應(yīng)用電路。

圖1 AB類功放并聯(lián)應(yīng)用

圖2 AB類功放LM3886橋接應(yīng)用

穩(wěn)定性

設(shè)計(jì)應(yīng)用的穩(wěn)定性很重要，設(shè)計(jì)的不完善容易引起振蕩。振蕩產(chǎn)生的原因很多。最常見的一種振蕩之一是波形的負(fù)半周有毛刺產(chǎn)生“(fuzz)”。振蕩不只出現(xiàn)在負(fù)半周，正弦波上的每個(gè)點(diǎn)都有可能產(chǎn)生。

對(duì)于震蕩的解決方案一般有三種，第一是加入緩沖器的方法，在輸出端加入RC消振電路(也叫茹貝爾(zobel)移相網(wǎng)絡(luò);第二是放大器增益方法，大多數(shù)的AB類功放要求閉環(huán)增益大于10倍，在反饋電路中加入反饋電容，增加電路的穩(wěn)定;第三是改善電源，在靠近器件的位置安裝高頻濾波電容。

散熱因素

所有的IC產(chǎn)品都存在熱損耗，AB類功放在運(yùn)行時(shí)會(huì)有較大的熱量產(chǎn)生。不同的功耗取決于電源電壓和輸出負(fù)載(8Ω或4Ω)。

散熱效果取決于IC本身封裝的熱阻。θja 指的是“結(jié)與環(huán)境的熱阻”，θjc 指的是“結(jié)與外殼的熱阻”。散熱片也是以℃/W為單位的熱阻，θCS指的是“外殼與散熱片的熱阻”，θSA指的是“散熱片與環(huán)境的熱阻”。

PDMax = V2/(2×2RLoad)+PQ

其中，V為電源電壓，PQ為靜態(tài)功耗。

LM1875的PDMAX值

PDMAX=(50×50)/(2×(3.14)2×8)+(50V×70mA)

PDMAX=15.35+3.5=18.85W

大多數(shù)IC的數(shù)據(jù)手冊(cè)都有相應(yīng)的“功耗”曲線，這是找出PDMAX值最簡(jiǎn)單的方法。不是所有工作條件下的功耗都能從曲線圖找到，需要確保喇叭負(fù)載與所選的“功耗”曲線圖相對(duì)應(yīng)，如圖3所示。

圖3 LM1875功耗曲線

關(guān)于器件溫度的計(jì)算，首先計(jì)算芯片的總熱阻，假設(shè)散熱片熱阻為2℃/W。

LM1875(θjc+散熱器熱阻)=(3℃/W+2℃/W)=5℃/W

考慮到芯片最大承受溫度不超過150℃，假如最大的環(huán)境溫度為50℃，芯片最高溫度可能達(dá)到的值可以計(jì)算得出。

(總熱阻) ×PDMAX+T(最大環(huán)境溫度)=(5℃/W) ×(18.85W)+50℃=144℃

找出散熱片規(guī)格簡(jiǎn)單易行的方法如圖4所示。首先，在縱軸上找出相應(yīng)的PDMAX值，然后在橫軸上確定最大環(huán)境溫度，選取適當(dāng)?shù)纳崞鳠嶙?，在這里要注意所有的線都相交在150℃，即IC最高承受溫度。

圖4 功耗與環(huán)境溫度曲線

PCB走線

地線設(shè)計(jì)時(shí)要關(guān)注地線間的電流。從輸出信號(hào)地到電源地都屬于大電流地，輸入信號(hào)地線與輸出信號(hào)地線的線寬已經(jīng)很大，不過還是存在阻抗。地線間的電流使得地線產(chǎn)生雜波波形。

雜波波形的產(chǎn)生是由于輸入信號(hào)地與輸出信號(hào)地直接相連?，F(xiàn)在輸出信號(hào)地與輸入信號(hào)地形成電勢(shì)差，電流從輸出地流向輸入地。這將會(huì)使得在放大器的輸入信號(hào)端增加了一個(gè)雜波信號(hào)。

修改前和修改后的地線走線如圖5所示?，F(xiàn)在輸入信號(hào)地與輸出信號(hào)地已分開走線，兩種地線在比較穩(wěn)定的地線點(diǎn)相連接(電源濾波電容的接地點(diǎn))。