基于D類(lèi)功放的寬范圍可調(diào)開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)

由此可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)D類(lèi)功放的開(kāi)關(guān)電源的改造構(gòu)成了一個(gè)實(shí)用的PWM開(kāi)關(guān)電源。

4 D類(lèi)功率集成電路在實(shí)用寬范圍可調(diào)PWM開(kāi)關(guān)電源的運(yùn)用實(shí)踐與分析

當(dāng)前的D類(lèi)功率放大器集成電路（包括前端控制電路和后級(jí)H橋）種類(lèi)繁多，功能完善，放大器內(nèi)部已具有完善的誤差反饋放大電路、保護(hù)電路、三角波發(fā)生器和比較器等。為開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、功能完善的通用開(kāi)關(guān)電源提供了極大的方便。

圖9就是在利用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司新推出的LM4651和LM4652設(shè)計(jì)的D類(lèi)超低音功率放大器電路基礎(chǔ)上，改造成的一款通用開(kāi)關(guān)電源的實(shí)驗(yàn)電路（其中的括號(hào)內(nèi)的元件參數(shù)是按電源運(yùn)用而使用的）。

圖9 用LM4651＋LM4652D類(lèi)功放模塊構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)PWM開(kāi)關(guān)電源

LM4651是PWM控制/驅(qū)動(dòng)器IC，內(nèi)置振蕩器、PWM比較器、誤差放大器、反饋放大器、電平移位與高端驅(qū)動(dòng)器、低端驅(qū)動(dòng)器及欠壓、過(guò)熱、短路和過(guò)調(diào)制保護(hù)電路。

LM4652是采用15腳（其中腳6、8、9、11、12未連接）TO－220封裝的半橋功率MOSFETIC，4只MOSFET的擊穿電壓V(BR)DSS=50V，漏極電流ID=10A，通態(tài)電阻RDS(ON)=200mΩ（典型值），開(kāi)啟電壓VGS(th)=0.85V（典型值）。

LM4651中振蕩器頻率fosc=1×109/(4000＋Rosc)，其中Rosc=R6=3.9kΩ，于是PWM頻率fosc=125kHz。

輸入的直流調(diào)整信號(hào)Vin經(jīng)C1及R1和腳10輸入到增益為17．5dB的誤差放大器。

LM4652的腳7和腳15上的H橋開(kāi)關(guān)輸出通過(guò)RC濾波器濾波，由R7～R10的采樣電路取樣后，反饋至LM4651的腳14、腳19經(jīng)內(nèi)部反饋測(cè)量放大器，再?gòu)哪_9輸出到腳10，為誤差放大器提供一個(gè)單端反饋信號(hào)Vf，反饋電壓Vf和Vin疊加形成開(kāi)關(guān)電源的脈寬調(diào)制與電壓控制信號(hào)（Vc）。Vc=Vin＋Vf與振蕩器產(chǎn)生的三角波進(jìn)行比較，在PWM比較器輸出端產(chǎn)生一個(gè)占空比與輸入電平成正比的方波脈沖，以驅(qū)動(dòng)IC2中的功率MOSFET。

LM4652腳7和腳15的開(kāi)關(guān)輸出，經(jīng)L1、C16和L2、C17低通濾波，向負(fù)載輸出直流電壓、電流。

這款實(shí)驗(yàn)電路的輸出電壓隨輸入端WR的調(diào)節(jié)，可以在接近電源±VEE的幅度實(shí)現(xiàn)隨意的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定的輸出。但其功率受LM4652的限制，最大輸出在100W左右，略小于它在音頻功放時(shí)的輸出，同時(shí)，由于LM4652本身耐壓和功耗的限制，而沒(méi)有用220V的交流直接整流供電給末級(jí)，而是通過(guò)變壓器降壓到音頻運(yùn)用時(shí)的電壓范圍（±24V/18V交流）。在實(shí)際開(kāi)關(guān)電源運(yùn)用時(shí)，可以通過(guò)使用分立器件的大功率高耐壓開(kāi)關(guān)器件來(lái)替代LM4652，從而構(gòu)成實(shí)用的開(kāi)關(guān)電源輸出電路。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上面實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)與制作說(shuō)明，基于D類(lèi)功?放大器集成電路的開(kāi)關(guān)電源是完全可以實(shí)現(xiàn)的。利用現(xiàn)成的D類(lèi)功放成品器件制作PWM開(kāi)關(guān)電源，避免了在開(kāi)發(fā)通用寬范圍可調(diào)開(kāi)關(guān)電源的核心控制電路上的設(shè)計(jì)花費(fèi)與制作，同時(shí)構(gòu)成的電源電路又相對(duì)簡(jiǎn)單，配以各種功率的H橋可以獲得各種功率的輸出，以適用于更為廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。