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，很快就被國外生產的功放IC所代替。日本生產的HA1392,TA7240,曾經是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生誤動作，意法SGS公司功放IC在80年代初開發(fā)生產的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)生產的LM1875功放IC，比SGS公司生產的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已把決定放大倍數的負反饋電路作在IC內部，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將出現過載保護，而且說進行的過載保護動作表現為半波截止輸出。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，電子器件生產廠商提供的功放IC輸出功率實際上都在30W以下。在經過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，生產廠家在設計功放IC芯片的內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，出現一些不夠完善的問題。生產廠家沒有在產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品銷售受到影響，但更多的原因是他們自己也未必發(fā)現了這些缺陷，而需要用戶在使用過程中，將發(fā)現的問題反饋給生產廠家，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的內部過熱保護電路會因為IC在較高的發(fā)熱溫度下工作產生累計效應，在連續(xù)工作30分鐘后出現“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)熱溫度在短時間內達到110度也沒出現過熱保護，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年代生產的|LM1875功放IC雖然沒有靜音功能，但其內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)被音響生產廠大量選用。但是美國NS公司在90年代生產的LM3875,LM3886大功率功放IC，在過熱保護功能方面的表現卻令人失望！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年代生產的TDA2030A功放IC，在過熱保護方面表現比美國NS公司生產的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已經做得非常良好。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公司生產的TDA7293,
TDA7294,TDA7295確實是其中的佼佼者。經實際使用證明：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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