1000w數(shù)字功放的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種1000W數(shù)字功放,與傳統(tǒng)數(shù)字功放的區(qū)別在于采用運(yùn)算放大器和比較器組成PWM發(fā)生器,取代現(xiàn)有的專用PWM芯片。該數(shù)字功放包括初級(jí)放大電路,音頻信號(hào)中點(diǎn)電壓調(diào)整電路,PWM電路,場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路,輸出濾波電路,過流保護(hù)電路,反饋電路等,所述的PWM電路由運(yùn)算放大器和比較器等器件組成。本發(fā)明采用常用的運(yùn)算放大器、比較器來構(gòu)建PWM電路,取代傳統(tǒng)的PWM專用芯片,不受外國(guó)廠商停產(chǎn)、斷貨以及芯片供應(yīng)市場(chǎng)影響,可以更好地為人民防空系統(tǒng),以及其它部門服務(wù),提供高質(zhì)量大功率的數(shù)字功放。
【專利說明】1000W數(shù)字功放
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功放電路,尤其是一種1000W數(shù)字功放。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)數(shù)字功放產(chǎn)生PWM方波來推動(dòng)場(chǎng)管工作時(shí),均是采用產(chǎn)生PWM的核心芯片,如LX1710,ZX⑶1210等芯片,這類芯片多由國(guó)外廠商生產(chǎn),容易受到國(guó)外廠商的制約,如斷貨、停產(chǎn),以及價(jià)格波動(dòng)等影響,另外大功率功放采用這類核心芯片,靜態(tài)功耗等指標(biāo)偏大,不易控制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種采用國(guó)內(nèi)常規(guī)芯片構(gòu)成PWM電路,不受國(guó)外專用芯片影響的大功率數(shù)字功放。
[0004]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種1000W數(shù)字功放,與傳統(tǒng)數(shù)字功放的區(qū)別在于采用運(yùn)算放大器和比較器組成PWM發(fā)生器,取代現(xiàn)有的專用PWM芯片。該數(shù)字功放包括初級(jí)放大電路,音頻信號(hào)中點(diǎn)電壓調(diào)整電路,PWM電路,場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路,輸出濾波電路,過流保護(hù)電路,反饋電路等傳統(tǒng)功放組成部分,所述的PWM電路由運(yùn)算放大器和比較器等器件組成,包括三角波發(fā)生電路,三角波中點(diǎn)電壓電路,比較器PWM電路,三角波中點(diǎn)電壓電路控制三角波發(fā)生電路的輸入電壓,經(jīng)三角波發(fā)生電路產(chǎn)生三角波,再送入比較器PWM電路,與由初級(jí)放大電路輸出的音頻放大信號(hào)進(jìn)行比較輸出PWM,輸入的差分音頻信號(hào)經(jīng)初級(jí)放大電路放大,通過音頻信號(hào)中點(diǎn)電壓調(diào)整電路,調(diào)整信號(hào)中點(diǎn)電壓和三角波中點(diǎn)電壓吻合,以保證兩路輸出中點(diǎn)電壓平衡,音頻信號(hào)和三角波發(fā)生電路產(chǎn)生的三角波經(jīng)比較器PWM電路比較后產(chǎn)生PWM,再經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路中的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管工作,最后經(jīng)過輸出濾波電路濾波后實(shí)現(xiàn)大功率信號(hào)輸出,還原出放大后的音頻信號(hào),過流保護(hù)電路用于防止輸出電流過大,反饋電路用于調(diào)整輸出平衡電壓。
[0006]進(jìn)一步的方案還包括輸出電流檢測(cè)電路,輸出電壓檢測(cè)電路,防雷電路,充電電路,其中輸出電流檢測(cè)電路的輸入連接過流保護(hù)電路的輸出,輸出電壓檢測(cè)電路以及防雷電路的輸入均連接濾波電路的輸出,輸出電流檢測(cè)電路用于隨時(shí)檢測(cè)輸出電流的大小,控制功放輸出電流在一定范圍內(nèi),輸出電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)輸出到揚(yáng)聲器上的電壓值,充電電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電管理,防雷電路用于防止浪涌等高壓進(jìn)入功放,保護(hù)功放電路免遭雷擊。
[0007]上述三角波中點(diǎn)電壓電路具體由電阻R38、R46,電容C19,電解電容C21,運(yùn)放U3B組成,其中電容C19、電解電容C21并聯(lián)后再與電阻R46并聯(lián),最后與電阻R38串聯(lián)在電源之間,電阻R38與電阻R46進(jìn)行分壓得到中點(diǎn)電壓,經(jīng)電容C19與電解電容C21進(jìn)行濾波送入運(yùn)放U3B的輸入端。
[0008]上述三角波發(fā)生電路具體由電阻R25、R35、R37、R39?R41,電容C10,穩(wěn)壓二極管D6、D10,運(yùn)放U3C、U3D組成,其中電阻R37并聯(lián)在運(yùn)放U3C的輸出端和同相輸入端之間,電阻R39并聯(lián)在運(yùn)放U3D的輸出端和運(yùn)放U3C的同相輸入端之間,電容C1并聯(lián)在運(yùn)放U3D的輸出端和反相輸入端之間,運(yùn)放U3C的輸出端經(jīng)電阻R40、R25連接運(yùn)放U3D的反相輸入端,穩(wěn)壓二極管D6、D10正端相連,負(fù)端分別連接電阻R40、R25的節(jié)點(diǎn)和運(yùn)放U3C的反相輸入端。運(yùn)放U3C組成滯回比較器,U3D組成積分電路,滯回比較器輸出的矩形波加在積分電路的反相輸入端,而積分電路輸出的三角波又接到滯回比較器的同相輸入端,控制滯回比較器輸出端的狀態(tài)發(fā)生跳變,從而在U3D的輸出端得到周期性三角波。
[0009]上述比較器PWM電路由電阻R15、R17、R23、R47,比較器U6A、U6B組成,比較器U6A的輸出經(jīng)電阻R15輸出,經(jīng)電阻R17連接+5V電源,同理,比較器U6B的輸出經(jīng)電阻R23輸出,經(jīng)電阻R47連接+5V電源。
[0010]由于采用了上述技術(shù)方案,本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是:本發(fā)明采用常用的運(yùn)算放大器、比較器來構(gòu)建PWM電路,取代傳統(tǒng)的PWM專用芯片,不受外國(guó)廠商停產(chǎn)、斷貨以及芯片供應(yīng)市場(chǎng)影響,可以更好地為人民防空系統(tǒng),以及其它部門服務(wù),提供高質(zhì)量大功率的數(shù)字功放。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明原理框圖;
[0012]圖2是本發(fā)明PWM電路原理圖;
[0013]圖3是本發(fā)明初級(jí)放大電路、音頻信號(hào)中點(diǎn)電壓調(diào)整電路以及輸出電壓檢測(cè)電路原理圖;
[0014]圖4是本發(fā)明場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路原理圖;
[0015]圖5是本發(fā)明反饋電路原理圖;
[0016]圖6是本發(fā)明場(chǎng)輸出電流檢測(cè)電路原理圖;
[0017]圖7是本發(fā)明充電電路原理圖;
[0018]圖8是本發(fā)明防雷電路原理圖;
[0019]圖9是本發(fā)明輸出濾波電路原理圖;
[0020]圖10是本發(fā)明過流保護(hù)電路原理圖;
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0022]本發(fā)明是一種1000W數(shù)字功放,在70V供電電壓下,可以將200mVp-p(峰峰值Vp-p,是最大值和最小值的差值)小信號(hào)放大到130Vp-p不失真信號(hào),放大倍數(shù)高達(dá)600倍,帶4Ω揚(yáng)聲器負(fù)載,輸出功率1000W。應(yīng)用在人防系統(tǒng)及其他系統(tǒng)領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)大功率揚(yáng)聲器發(fā)布人民防空警報(bào)、災(zāi)害警報(bào)等各種警報(bào),以及語音廣播等功能。
[0023]如圖1所示,本發(fā)明包括初級(jí)放大電路,音頻信號(hào)中點(diǎn)電壓調(diào)整電路(如圖3),PWM電路,場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路(如圖4),輸出濾波電路(如圖9),過流保護(hù)電路(如圖10),反饋電路(如圖5)等,輸入的差分音頻信號(hào)經(jīng)音頻信號(hào)中點(diǎn)電壓調(diào)整電路調(diào)整后輸入初級(jí)放大電路放大,再經(jīng)過PWM電路產(chǎn)生PWM方波,送入場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管放大音頻信號(hào),最后經(jīng)過輸出濾波電路,還原出放大的音頻信號(hào),通過過流保護(hù)電路防止場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路的輸出電流過大,通過反饋電路調(diào)整場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路輸出的平衡電壓。
[0024]本發(fā)明所述的PWM電路與傳統(tǒng)的電路不同,傳統(tǒng)電路采用的是專用的PWM芯片,一般為國(guó)外廠家產(chǎn)品,容易受斷貨、停產(chǎn),以及價(jià)格波動(dòng)等因素的影響,為了避免這些因素,本發(fā)明的PWM電路(如圖2所示)采用運(yùn)算放大器和比較器等器件組成,包括三角波發(fā)生電路,三角波中點(diǎn)電壓電路,比較器PWM電路三部分,三角波中點(diǎn)電壓電路控制三角波發(fā)生電路的輸入電壓,三角波發(fā)生電路用于產(chǎn)生高頻三角波,比較器PWM電路用于將三角波與輸入的放大音頻信號(hào)進(jìn)行比較,生成PWM,由三角波中點(diǎn)電壓電路控制的輸入電壓經(jīng)三角波發(fā)生電路產(chǎn)生三角波,再送入比較器PWM電路,與由初級(jí)放大電路輸出的音頻放大信號(hào)進(jìn)行比較輸出PWM,輸入PWM的音頻信號(hào)是經(jīng)初級(jí)放大電路放大并通過音頻信號(hào)中點(diǎn)電壓調(diào)整電路調(diào)整過的,使其信號(hào)中點(diǎn)電壓和三角波中點(diǎn)電壓吻合,以保證兩路輸出中點(diǎn)電壓平衡,音頻信號(hào)和三角波發(fā)生電路產(chǎn)生的三角波經(jīng)比較器PWM電路比較后產(chǎn)生PWM,再經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路中的驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管工作,最后經(jīng)過輸出濾波電路濾波后實(shí)現(xiàn)大功率信號(hào)輸出,還原出放大后的音頻信號(hào)。
[0025]為了使本發(fā)明更加完善,滿足廣大用戶,本發(fā)明還增加了輸出電流檢測(cè)電路(如圖6),輸出電壓檢測(cè)電路(如圖3),防雷電路(如圖8),充電電路(如圖7)等,其中輸出電流檢測(cè)電路的輸入連接過流保護(hù)電路的輸出,輸出電壓檢測(cè)電路以及防雷電路的輸入均連接濾波電路的輸出,輸出電流檢測(cè)電路用于隨時(shí)檢測(cè)輸出電流的大小,控制功放輸出電流在一定范圍內(nèi),輸出電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)輸出到揚(yáng)聲器上的電壓值,充電電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電管理,防雷電路用于防止浪涌等高壓進(jìn)入功放,保護(hù)功放電路免遭雷擊。
[0026]本發(fā)明的三角波中點(diǎn)電壓電路具體由電阻R38、R46,電容C19,電解電容C21,運(yùn)放U3B組成,其中電容C19、電解電容C21并聯(lián)后再與電阻R46并聯(lián),最后與電阻R38串聯(lián)在電源之間,電阻R38與電阻R46進(jìn)行分壓得到中點(diǎn)電壓,經(jīng)電容C19與電解電容C21進(jìn)行濾波送入運(yùn)放U3B的輸入端,經(jīng)運(yùn)放U3B控制,使輸出電壓保持在中點(diǎn)電壓。
[0027]本發(fā)明的三角波發(fā)生電路具體由電阻R25、R35、R37、R39?R41,電容C10,穩(wěn)壓二極管D6、D10,運(yùn)放U3C、U3D組成,其中電阻R37并聯(lián)在運(yùn)放U3C的輸出端和同相輸入端之間,電阻R39并聯(lián)在運(yùn)放U3D的輸出端和運(yùn)放U3C的同相輸入端之間,電容C10并聯(lián)在運(yùn)放U3D的輸出端和反相輸入端之間,運(yùn)放U3C的輸出端經(jīng)電阻R40、R25連接運(yùn)放U3D的反相輸入端,穩(wěn)壓二極管D6、D10正端相連,負(fù)端分別連接電阻R40、R25的節(jié)點(diǎn)和運(yùn)放U3C的反相輸入端。運(yùn)放U3C,穩(wěn)壓二極管D6、D10,電阻R37、R39、R41組成滯回比較器,運(yùn)放U3D以及其它元件組成積分電路,滯回比較器輸出的矩形波加在積分電路的反相輸入端,而積分電路輸出的三角波又接到滯回比較器的同相輸入端,控制滯回比較器輸出端的狀態(tài)發(fā)生跳變,從而在運(yùn)放U3D的輸出端得到周期性三角波,該電路通過保證電容C10恒流充放電,用運(yùn)放U3D組成的積分電路代替RC積分電路提高了三角波的線性。
[0028]本發(fā)明的比較器PWM電路由電阻R15、R17、R23、R47,比較器U6A、U6B組成,比較器U6A的輸出經(jīng)電阻R15輸出,經(jīng)電阻R17連接+5V電源,同理,比較器U6B的輸出經(jīng)電阻R23輸出,經(jīng)電阻R47連接+5V電源,由比較器輸入端輸入的三角波和經(jīng)放大的音頻信號(hào),經(jīng)比較器比較輸出高頻PWM波形,控制場(chǎng)效應(yīng)管工作,完成對(duì)音頻信號(hào)的大功率放大。
【權(quán)利要求】
1.一種100W數(shù)字功放,包括初級(jí)放大電路,音頻信號(hào)中點(diǎn)電壓調(diào)整電路,PWM電路,場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路,輸出濾波電路,過流保護(hù)電路,反饋電路,音頻信號(hào)輸入初級(jí)放大電路放大后,再經(jīng)過PWM電路產(chǎn)生PWM方波,送入場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路驅(qū)動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管放大音頻信號(hào),最后經(jīng)過輸出濾波電路,還原出放大的音頻信號(hào),通過音頻信號(hào)中點(diǎn)電壓調(diào)整電路調(diào)整輸入初級(jí)放大電路的輸入信號(hào)電壓,通過過流保護(hù)電路防止場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路的輸出電流過大,通過反饋電路調(diào)整場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出電路輸出的平衡電壓,其特征在于:所述PWM電路由三角波發(fā)生電路,三角波中點(diǎn)電壓電路,比較器PWM電路組成,由三角波中點(diǎn)電壓電路控制三角波發(fā)生電路的輸入電壓,經(jīng)三角波發(fā)生電路產(chǎn)生三角波,再送入比較器PWM電路,與由初級(jí)放大電路輸出的音頻放大信號(hào)進(jìn)行比較輸出PWM。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1000W數(shù)字功放,其特征在于還包括輸出電流檢測(cè)電路,輸出電壓檢測(cè)電路,防雷電路,其中輸出電流檢測(cè)電路的輸入連接過流保護(hù)電路的輸出,輸出電壓檢測(cè)電路以及防雷電路的輸入均連接濾波電路的輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1000W數(shù)字功放,其特征在于所述三角波中點(diǎn)電壓電路由電阻R38、R46,電容C19,電解電容C21,運(yùn)放U3B組成,其中電容C19、電解電容C21并聯(lián)后再與電阻R46并聯(lián),最后與電阻R38串聯(lián)在電源之間,電阻R38與電阻R46進(jìn)行分壓得到中點(diǎn)電壓,經(jīng)電容C19與電解電容C21進(jìn)行濾波送入運(yùn)放U3B的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1000W數(shù)字功放,其特征在于所述三角波發(fā)生電路由電阻R25、R35、R37、R39?R41,電容C10,穩(wěn)壓二極管D6、D10,運(yùn)放U3C、U3D組成,其中電阻R37并聯(lián)在運(yùn)放U3C的輸出端和同相輸入端之間,電阻R39并聯(lián)在運(yùn)放U3D的輸出端和運(yùn)放U3C的同相輸入端之間,電容ClO并聯(lián)在運(yùn)放U3D的輸出端和反相輸入端之間,運(yùn)放U3C的輸出端經(jīng)電阻R40、R25連接運(yùn)放U3D的反相輸入端,穩(wěn)壓二極管D6、DlO正端相連,負(fù)端分別連接電阻R40、R25的節(jié)點(diǎn)和運(yùn)放U3C的反相輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的1000W數(shù)字功放,其特征在于所述比較器PWM電路由電阻R15、R17、R23、R47,比較器U6A、U6B組成,比較器U6A的輸出經(jīng)電阻R15輸出,經(jīng)電阻R17連接+5V電源,同理,比較器U6B的輸出經(jīng)電阻R23輸出,經(jīng)電阻R47連接+5V電源。
【文檔編號(hào)】H03F3/45GK104485908SQ201410647128
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】顧懷明, 岳峰, 馬廣存 申請(qǐng)人:河北高達(dá)電子科技有限公司