功放IC之使用

80年代以前，輸出功率僅幾瓦的功放都要采用分立原件，80年代以后，國內(nèi)開始研制小功率功放IC,但由于這些功放IC性能指標不佳，尤其是可*性比較差，很快就被國外生產(chǎn)的功放IC所代替。日本生產(chǎn)的HA1392,TA7240,曾經(jīng)是80年代用得非常普遍的功放IC，HA1392與TA7240的的輸出功率都只有5-6瓦，HA1392的工作頻率上限較低，電源接反即刻塤壞，TA7240的外圍電路設計難度較大，靜音控制易受外界干擾而產(chǎn)生誤動作，意法SGS公司功放IC在80年代初開發(fā)生產(chǎn)的TDA2030A算是一款比較好的功放IC，他的輸出功率達到14W以上。盡管SGS公司在TDA2030A的基礎上又生產(chǎn)出TDA2040、TDA2050、功放IC，使輸出功率在24W以上，但由于他們的電源范圍只有+-22V,如果使用未經(jīng)穩(wěn)壓的整流濾波直流電供電，他們實際上只能給4歐負載輸出12W功率。美國NS公司在80年代開發(fā)生產(chǎn)的LM1875功放IC，比SGS公司生產(chǎn)的TDA2030A功放IC輸出功率高出一倍，原因就在于他的電源適應范圍為+-30V,如果使用穩(wěn)壓濾波直流電，TDA2030A與LM1875實際上都能在+-18V供電條件下給4歐負載輸出24W正弦波有效功率.作為早期開發(fā)的功放器件，TDA2030A與LM1875都沒有靜音控制功能，對電源波紋的抑制能力也不夠強。荷蘭飛利浦公司在意法SGS公司推出TDA2030A之后不久，也開發(fā)生產(chǎn)出一款性能指標相同的TDA1521Q雙功放IC.該款功放IC的電源使用范圍也是+-22V,能夠同時給兩個4歐負載分別輸出12w功率。由于TDA1521Q已把決定放大倍數(shù)的負反饋電路作在IC內(nèi)部，使用上比較簡便。此后，荷蘭飛利浦公司又推出一款型號為TDA1514A高性能功放IC,產(chǎn)品資料介紹稱它能輸出40W的功率。但是，實踐使用證明，在使用穩(wěn)壓直流電源的情況下，TDA1514A能夠可*工作的電壓只有+-18V，給4歐負載輸出的有效功率為24W，如果將電壓提升到+-20V電壓，TDA1514A將出現(xiàn)過載保護，而且說進行的過載保護動作表現(xiàn)為半波截止輸出。這樣，人們只有將TDA1514A的工作電壓設計為與LM1875相同的工作電壓。
在90年代以前，電子器件生產(chǎn)廠商提供的功放IC輸出功率實際上都在30W以下。在經(jīng)過10多年后的努力后，美國NS公司與意法SGS公司都在90年代期間相需推出了功率超出30W以上的功放IC.其中，LM3876,LM3886是美國NS公司的代表作，TDA7293,TDA7294等是
意法SGS公司的代表作。這些功放IC芯片都具有很小的安裝體積和多項安全保護功能，使用上很可*。但同時也正因為功放IC芯片需要很可*的過熱、過流、過壓、過功耗等多項安全保護功能，生產(chǎn)廠家在設計功放IC芯片的內(nèi)部保護電路時可能會因為所采用的檢測方式過于敏感或欠成熟，出現(xiàn)一些不夠完善的問題。生產(chǎn)廠家沒有在產(chǎn)品介紹說明中將這些缺陷寫出來，固然有可能是不希望自己的產(chǎn)品銷售受到影響，但更多的原因是他們自己也未必發(fā)現(xiàn)了這些缺陷，而需要用戶在使用過程中，將發(fā)現(xiàn)的問題反饋給生產(chǎn)廠家，他們再去改進開發(fā)新的器件。譬如，美國NS公司的音響工程師曾給筆者推薦使用他們的功放IC，其中有一款型號為LM4701的，該款功放IC據(jù)說是代替LM1875的器件，它具有靜音控制功能，輸出功率比LM1875高。但實際使用證明：LM4701在推動4歐負載能正常工作，不出現(xiàn)誤保護動作的電源電壓不可以超過+-20V，最大輸出功率只有20W。如果電源電壓超過+-20V，譬如：+-22V時，輸出功率不但不會增加，100HZ以下低聲頻段能夠正常輸出的功率會降低到只有10W，雖然在+-26V穩(wěn)壓電源供電下，LM4701可以給8歐負載輸出25W功率，但因其電源使用范圍只有+-32v，在使用非穩(wěn)壓直流電源供電情況下，LM4701可以給8歐負載輸出的功率還不到20W。又比如：意法SGS公司生產(chǎn)的TDA7264雙功放IC，在資料中表明他的最高工作電壓為+-25V，最大工作電流為4A，比TDA2030A的性能指標（最高工作電壓為+-22V，最大工作電流為3。5 A）要高。但實際使用證明，TDA7264在推動4歐負載時，能夠可*工作，不出現(xiàn)誤動作的電源電壓不可超過+-15V，相應的輸出功率只有2 X 12W.此外，TDA7264工作時器件上的發(fā)熱溫度（測試點放在IC金屬片上）應保持在70度以下。否則，TDA7264的內(nèi)部過熱保護電路會因為IC在較高的發(fā)熱溫度下工作產(chǎn)生累計效應，在連續(xù)工作30分鐘后出現(xiàn)“軟保護”而是其能夠輸出的功率降低到正常值的1/4以下。本來，理想的過熱保護功能應該是在功放IC的發(fā)熱溫度到達最高允許值時關斷輸出，待其溫度冷卻至比最高允許溫度低若干度時重新恢復輸出。TDA7264工作之后，發(fā)熱溫度在短時間內(nèi)達到110度也沒出現(xiàn)過熱保護，工作情況良好，人們會因此誤認為TDA7264具有良好的溫度特性而降低對它的散熱要求。美國ns公司在80年代生產(chǎn)的|LM1875功放IC雖然沒有靜音功能，但其內(nèi)部設計的過熱保護功能已接近理想要求，因此直到今天還繼續(xù)被音響生產(chǎn)廠大量選用。但是美國NS公司在90年代生產(chǎn)的LM3875,LM3886大功率功放IC，在過熱保護功能方面的表現(xiàn)卻令人失望！尤其是采用陶瓷絕緣封裝的功放IC，因其導熱狀況不佳，LM3875在推動4歐負載時，連10W以上正弦波額定功率都不能連續(xù)輸出。就是改成8歐負載，陶瓷絕緣封裝的LM3875能夠正常輸出30W正弦波額定功率的時間也僅能維持幾秒鐘就開始出現(xiàn)雜波。同樣，陶瓷絕緣封裝的LM3875在推動4歐負載時能夠正常輸出40W正弦波額定功率的時間也只能維持幾秒鐘就開始出現(xiàn)雜波。必須使用金屬封裝導熱器件，并保持功放IC金屬片上的溫度不超過85度，LM3875，LM3886才能分別給4歐負載正常的長期輸出30W，與50W正弦波功率。因此，人們在使用LM3875，LM3886等大功率IC器件時、一定要給他們配上足夠大的散熱片。同時，用于功放IC金屬片絕緣的導熱片厚度應盡量的薄，不要超過0.3mm，這樣才能確保功放IC與散熱片之間的溫度差只有幾度。
意法SGS公司在80年代生產(chǎn)的TDA2030A功放IC，在過熱保護方面表現(xiàn)比美國NS公司生產(chǎn)的LM1875略差，它的特點是當功放IC金屬片上的發(fā)熱溫度超過105度時輸出信號波形上將出現(xiàn)雜波。而LM1875功放IC在發(fā)熱溫度低于最高允許值時，輸出信號波形始終保持正常。只有當IC金屬片上的發(fā)熱溫度達到115度后，LM1875功放IC才關斷輸出/。TDA2030A功放IC金屬片上的發(fā)熱溫度也要達到115度時才關斷輸出，所以他有一個不穩(wěn)定工作的溫度段，好在這個溫度段已是很高的溫度。，對使用沒有明顯的影響。令人感到欣慰的是，意法SGS公司在90年代推出的TDA7293,TDA7294,TDA7295等幾款實際功率都能達到50W的功放IC,在過熱保護方面的表現(xiàn)已經(jīng)做得非常良好。他們在功放IC的發(fā)熱溫度低于最高允許值時，輸出信號波形使中都保持正常良好。必須在功放IC金屬片上的溫度到達115度之后，它們才關段輸出。相對于其他大功率功放IC來說，意法SGS公司生產(chǎn)的TDA7293,
TDA7294,TDA7295確實是其中的佼佼者。經(jīng)實際使用證明：這幾款功放IC本身的靜態(tài)輸出背景噪聲電壓不大于0.25Mv,在4歐負載上輸出1W功率時的信噪比已大于75Db，因此在4歐負載上滿功率輸出50W功率時的信噪比將高達95Db.有了性能良好的功放IC，人們自己制作高水平的Hi-Fi音響系統(tǒng)和自己制作高水平的多聲道家庭影院系統(tǒng)，就不再成為難事。
注：（本文來源于電子制作，程穩(wěn)平的文章，筆者覺得不錯，就整理了出來，讓喜歡功放IC的朋友，通過此文使朋友能對功放IC有更深的了解，在自己制作小功率功放時，能有所借鑒。）
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