基于D類音頻放大器的程控交流電源的設(shè)計
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使用D類音頻放大器IRS2092的BTL接法，一個全橋使用兩個半橋輸出級，并以差分方式驅(qū)動負(fù)載。全橋結(jié)構(gòu)是通過轉(zhuǎn)換負(fù)載的導(dǎo)通路徑來工作的，因此負(fù)載電流可以雙向流動，無須負(fù)電源或隔直電容。在相同電源電壓下，理論上提供的最大輸出功率是半橋式放大器的4倍。它可以推廣應(yīng)用到更高輸出功率的AC/AC轉(zhuǎn)換電源。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/180640.htm
關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計
程控交流電源要求0～5V程控直流電平輸入對應(yīng)AC 0～500V（有效值）輸出。通過改變D類音頻放大器的正弦波輸入的幅度即可實(shí)現(xiàn)最大500V正弦波對應(yīng)輸出。但是，首先需要解決0～5V程控直流電平如何轉(zhuǎn)換成D類音頻放大器的正弦波輸入的問題。
CD4051是8通道數(shù)字控制模擬開關(guān)，有三個二進(jìn)制控制輸入端A、B、C和INH輸入，相當(dāng)于一個單刀八擲開關(guān)，開關(guān)接通哪一通道，由輸入的3位地址碼A、B、C來決定。INH是禁止端，當(dāng)INH=1時，各通道均不接通。此外，CD4051還設(shè)有一個電源端VEE，以作為電平位移時使用，從而使得在單電源供電條件下CMOS電路所提供的數(shù)字信號能直接控制這種多路開關(guān)，并使這種多路開關(guān)可傳輸峰峰值達(dá)15V的交流信號。例如，若模擬開關(guān)的供電電源VDD=+5V，VSS=0V，當(dāng)VEE=-5V時，只要對此模擬開關(guān)施加0～5V的數(shù)字控制信號，就可控制幅度范圍為-5V～+5V的模擬信號。
圖5 PWM輸出波形
設(shè)計時，首先要考慮到如何產(chǎn)生固定幅度的正弦波基準(zhǔn)信號以作為CD4051的模擬量輸入。產(chǎn)生正弦波基準(zhǔn)信號的方案有多種，可由文氏振蕩器獲得良好的正弦波形，也可先由比較器輸出的方波經(jīng)積分器得到三角波，再由差分放大器或采用低通濾波器的方法，實(shí)現(xiàn)三角波到正弦波的變換。
其次是高精度的正弦波基準(zhǔn)信號的程控，最簡單方法是使用微處理器進(jìn)行12通道的A/D轉(zhuǎn)換，用這12通道去控制CD4051的輸入端A、B、C（INH=0時），即產(chǎn)生212=4096個狀態(tài)。如圖6所示，開關(guān)D1～D3控制模擬量低位，D4控制高位。通過合理計算R1a～R9d，0～4096個狀態(tài)對應(yīng)0～5V程控直流電平輸入。需要注意的是，第4096狀態(tài)產(chǎn)生的條件是12通道都為0時而第4個CD4051的INH=1時，它輸出正弦波模擬量最大值。
圖6 正弦波基準(zhǔn)信號的程控圖
圖7 正弦電壓輸出波形
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
采用上述主電路結(jié)構(gòu)和控制方式研制了一臺0～5V直流電平輸入對應(yīng)0～500V（有效值）AC輸出的程控電源樣機(jī)，固定頻率50Hz，輸出電流5mA，線性度≤1%，響應(yīng)時間≤50ms，輸出過流保護(hù)。5V程控正弦電壓輸出波形如圖7所示，較好地滿足了電纜測試儀程控電源的要求。
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