大功率功率放大器电路设计
大功率功率放大器电路设计
大功率功率放大器电路设计
一. 设计理念及实现方式
(1)能推4Ω、2Ω等双低音的“大食”音箱以及专业类大粗音圈的各类专业箱。
(2)要省电、噪声小，发热量小。
(3)音质要好，能适合家居使用和专业使用。
第一点的实现就是要有大的推动功率。由于目前居室客厅面积有不断扩大的趋势，100W ×2以下功放已显得有些“力不从心”，所以本功放设计为4ΩQ时360W ×2，2Ω时720W ×2。
第二点的实现就是电路工作在静态时的乙类小电流，靠大水塘级电容和电阻进行滤波降噪，使功放级噪声极小。而电路的工作状态又决定了电路元件的发热量很小，与一般乙类电路相当。配备的大型散热系统是为了应付连续大功率、低阻抗输出时的安全、可靠。
第三点的实现是本功放板的主要目标。目前公认的是：甲类、MOS、电子管音质好，所以本功放要达到甲类、MOS、电子管的音质。
二.大功率输出的实现
要实现大功率，首先是电源容量要大。本功放配置的电源是在截面积为35mm ×60mm的环形铁心上绕制的环牛。一次侧为1.0mm线绕484圈，二次侧为1.5mm 双线并绕100圈。
整流为两只40A全桥做双桥整流，滤波为4只47000 uF电容 2只2.7kΩ
电阻并接在正负电源上，使电压稳定在±62V。如电压过高可减小电阻到2.2kΩ，过低可加大电阻到3kΩ，功率用3W以上的。
除电源外，要实现大功率输出，特别是驱动“大食”音箱，要求功放输出电流能力要强，本功放每声道选用6对2SD1037管做准互补输出，可驱动直流电阻低达0.5Ω的“大食”音箱。所以4Ω时360W×2、2Ω时720W×2是有保障的。
三. 甲类、MOS、电子管音质的实现
目前人们公认的甲类、MOS、电子管的音质最好，所以本功放电路设计动态时工作于甲类的最佳状态，偏流随信号大小而同步增减，所以音质是有技术保障的。而在此工作状态下，即使更换几只一般的MOS管，对音质的提高也不明显。下面给出其原理图，如图1所示。从图1上可见到本原理图相当简洁，比一般乙类或甲乙类准互补电路还节省元件。而通过在电路板上改变一只电阻的接法就可方便地在本电路与准互补乙类或甲乙类之间变换。
由于本功放板简而又简的走线，很容易手工制作。笔者用刻刀制作底板线条
并在焊点上钻Φ1.2mm孔，用内径Φ0.8mm铜铆钉焊好，使本电路板这一技术载体成为了一项“纯土炮”级制作，而可双面焊接、反复焊接不会损坏电路板，为反复调整更换元件带来极大方便。两块“纯土炮”功放板如图2所示，4条功率管分流板如图3所示。元件参数列于附表。只要按图施工，零件合格，百试百灵，无任何可调电阻。
需要重点提示和指出的是：
(1)板上所用电解电容用国产CD26型即可，而不要用钽电容，以免影响层次感和高频。用发烧级电容更好。
(2)20pF反馈电容和300pF电容均用耐压100V国产云母电容，而不要用瓷片或涤纶电容，以免产生杂波和相移。
(3)0.047uF电容可用聚丙烯类品种，而不要用涤纶类，以免高频变散变软。
(4)所用晶体管都是常用品种，如用其他型号品种请注意元件参数和安全性。
(5)板上所有元件数值越精确越好，特别是电阻和配对使用的管子。
(6)由于末级使用了多达24只功率管，所以散热片应设置大形的。笔者每一臂管子(6只)用一条35mm×100mm×450mm的黑色铝合金散热器，并将其固定在一片由730mm×480mm铝板加工成的上盖板上，用4Ω或2Ω音箱放音时，一般音量下几小时后依然是“冷冰冰”。
(7)本功放所有数据测试均为DT890B数字万用表测得。
四.绿色环保概念的实现
对本功放来说，实现低耗电、低噪声污染、低热辐射污染是通过以下措施实现的：
(1)本功放空载时只有小电流级工作，而功率管基极电压只有0.45V，基本上是截止的，所以比一般乙类耗电少，属节电型功放。
(2)本功放由于上述静态原理决定了低热量，所以热辐射很小。噪声更小，即使耳朵贴在音箱上也只能听到轻微“咝”声，比一般耳机噪声还小。
音频功率放大器设计详解
音频功率放大器设计 一、设计任务 设计一个实用的音频功率放大器。在输入正弦波幅度≤5mV，负载电阻等于8Ω的 条件下，音频功率放大器满足如下要求： 1、最大输出不失真功率P OM≥8W。 2、功率放大器的频带宽度BW≥50Hz~15KHz。 3、在最大输出功率下非线性失真系数≤3%。 4、输入阻抗R i≥100kΩ。 5、具有音调控制功能：低音100Hz处有±12dB的调节范围，高 音10kHz处有±12dB的调节范围。 二、设计方案分析 根据设计课题的要求，该音频功率放大器可由图所示框图实现。 下面主要介绍各部 分电路的特点及要求。 图1 音频功率放大器组成框图 1、前置放大器 音频功率放大器的作用是将声音源输入的信号进行放大，然后输
出驱动扬声器。声音源 的种类有多种，如传声器（话筒）、电唱机、录音机（放音磁头）、CD唱机及线路传输等，这些声音源的输出信号的电压差别很大，从零点几毫伏到几百毫伏。一般功率放大器的输入灵敏度是一定的，这些不同的声音源信号如果直接输入到功率放大器中的话，对于输入过低的信号，功率放大器输出功率不足，不能充分发挥功放的作用；假如输入信号的幅值过大，功率放大器的输出信号将严重过载失真，这样将失去了音频放大的意义。所以一个实用的音频功率放大系统必须设置前置放大器，以便使放大器适应不同的的输入信号，或放大，或衰减，或进行阻抗变换，使其与功率放大器的输入灵敏度相匹配。另外在各种声音源中，除了信号的幅度差别外，它们的频率特性有的也不同，如电唱机输出信号和磁带放音的输出信号频率特性曲线呈上翘形，即低音被衰减，高音被提升。对于这样的输入信号，在进行功率放大器之前，需要进行频率补偿，使其频率特性曲线恢复到接近平坦的状态，即加入频率均衡网络放大器。 对于话筒和线路输入信号，一般只需将输入信号进行放大和衰减，不需要进行频率均衡。前置放大器的主要功能一是使话筒的输出阻抗与前置放大器的输入阻抗相匹配；二是使前置放大器的输出电压幅度与功率放大器的输入灵敏度相匹配。由于话筒输出信号非常微弱，一般只有100μV~几毫伏，所以前置放大器输入级的噪声对整个放大器的信噪比影响很大。前置放大器的输入级首先采用低噪声电路，对于由晶体管组成的分立元件组成的前置放大器，首先要选择低
功放喇叭保护电路
功放喇叭保护电路 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
功放喇叭保护电路 大功率的家用功放的主声道均采用了OCL电路作功率放大。这种电路出现故障时，其输出端的直流电位常常会偏离零电平，出现较高的正或负的直流电压。输出的直流电流流过扬声器的音圈时，轻者会产生固定磁场，使音圈移位，难以恢复，重者会将其烧毁。另外。在部分特大功率功放中，由于输出功率非常大，在用户操作不当时，可能会持续输出数安培甚至十几安培的峰值电流，使该声道的最大输出功率远远超过功放的额定输出功率，致使扬声器烧毁。本文以奇声AV-713功放的扬声器保护电路为例介绍其工作原理。功放扬声器保护电路原理框图如图1所示，图中含有了三种保护方式。 (1)直流保护： 当功率放大电路发生故障，其输出端出现的直流电压的绝对值超过设计限度时，保护电路中的直流检测电路即把它检测出来，变成控制信号。控制信号经放大后控制触发器翻转，驱动保护继电器动作，断开功率输出电路，使扬声器得到保护。同时，控制信号还启动指示电路工作，使保护指示灯闪烁报警。(2)过载保护： 当输出电流超过额定输出电流的1倍左右时，过载检测电路输出保护控制信号，控制输出电路断开，保护扬声器及功放。
(3)开机延时接通保护： 通过开机延时电路控制继电器驱动电路的工作状态，使继电器在开机时延时1—4秒钟接通扬声器，以避免开机过程中产生的浪涌电流冲击扬声器。使其音圈移位。具体电路如图2所示。该电路以 Q4、Q5为中心，组成了直流电压取样检测电路。图中的Q1、Q2等系右声道功率输出电路(左声道功率输出电路图中未画出)。右声道的直流电压取样信号经由R6(左声道取样信号经由R21)衰减、隔离，C2、C3滤波，送往Q4、Q5、R7组成的互补式直流检测电路进行监测。当右(或左)声道的功率输出电路出现正极性的较大的直流失调电压时，电流经R6(或R21)、Q4的be结到地，Q4导通，其集电极输出控制电平，经R8、D2送Q7放大后，输往R-S触发器。同样。功率输出电路中出现负的直流失调电压时，电流经地、Q5的be 结、R6(或R21)、OCL电路中点。Q5导通，也输出控制电平。这种取样检测方式为互补方式。 R1、R2、R3、R4、Q3等组成了过载检测电路(左声道的过载检测电路未画出)。R1、R2分别用来对输出级上、下臂功率管的过载情况
某型基站大功率模块散热优化设计
某型基站大功率模块散热优化设计 【摘要】在通信系统设计中可靠性设计是一个重要的设计环节，而设备的散热效果尤其是大功率设备的散热设计好坏对设备的可靠性有着至关重要的影响。根据实际设计工作中遇到的问题，利用热设计专业软件6SigmaET对某型基站大功率发热模块进行了散热数值模拟仿真，根据仿真结果对散热器进行优化设计，结果表明优化散热器结构参数可以在降低散热器重量的同时改善模块的散热状况。 【关键词】散热设计;数值模拟;优化;基站 基站是在一定的无线电覆盖区域中通过交换中心，与终端之间进行信息传递的无线电收发装置，它是无线通信系统的重要信息枢纽。整个基站的稳定性直接决定了整个通信系统是否稳定可靠地长期运行。在现代电子设备中，电子设备散热设计对设备的可靠性、稳定性至关重要。 目前基站设备越来越向大容量、大功率、高集成度方向发展，单位体积的热耗散也越来越大，而体积却越做越小，基站热设计已成为基站整机设计中越来越重要的问题。通常情况下，当温度超过一定值时电子器件的失效率随着温度增加按指数增加，不合适的冷却是使电子设备可靠性降低的主要原因之一，电子设备的故障20%是由于高温引起的[1]。 1.热设计与热仿真 1.1 热设计 一般情况下，热设计从狭义的角度上的定义是指对电子产品进行热控制，即对电子元器件以及整机或系统的温升进行控制所采取的措施[2]。 电子设备热设计的目的是要为电子设备内部各组成要素（如芯片、元件、组件、系统等）提供良好的热环境，确保电子设备内部各组成要素在所处的工作环境条件下温度不超过标准及规范所规定的最高温度，保证它们在规定的热环境下，能按预定的参数正常、可靠地工作。 1.2 热量传递 热量传递是指能量从高温物体向低温物体转移的过程，是能量转移的一种方式。热量传递通过三种方式传播，即热传导、热对流、热辐射。 热传导是指依靠物体内部的温度差或两个不同物体直接接触，不产生相对运动，仅靠物体内部颗粒热运动传递能量，如分子碰撞、自由电子运动、分子热运动等。
音频功率放大器的设计与制作
电子技术课程设计报告 设计课题：音频功率放大器的设计与制作 拔河游戏机的设计与制作
模电部分 音频功率放大器的设计与制作 一、设计任务与要求 1）话筒放大器和前置放大器由于话筒的输出信号一般只有5mV左右，而输出阻抗达到20kΩ（也有低输出阻抗的话筒如20Ω，200Ω等），所以话筒放大器的作用是不失真的放大声音信号（最高频率达到20kHz）。其输入阻抗应远大于输出阻抗。前置放大器要求失真小、通频带宽。 2）电子混响器电子混响器的作用是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。该部分电路有专用电路可以选用，不作设计要求。 3）音调控制器音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，音调控制器只对低音频或高音频的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变。这部分参考电路较多，要求通过仿真进行选取，并进行必要的计算。 4）功率放大器功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL（扬声器）提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能的大，输出信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。功率放大器的常见电路形式有单电源供电的OTL电路和正负双电源供电的OCL 电路。有专用集成电路功率放大器芯片。可采用由集成运算放大器和晶体管组成的功率放大器，要求进行必要的计算和计算机仿真。 设计参数 ①放大器的失真度<1%。 ②放大器的功率>1W。 ③放大器的频响为50Hz—20kHz。 ④音调控制特性为自选。 （3）设计要求 1）调研，查找并收集资料。 2）总体设计，画出框图。
3）单元电路设计。 4）电气原理设计---绘制原理图。 5）参数计算——列元器件明细表。 6）用EWB对设计电路进行仿真实验，并给出仿真结果及关键点的波形。 7）撰写设计说明书。 8）参考资料目录。 二、方案设计与论证 2.1 音响模块流图 图2－1电路整体框图 话音放大器：话音放大器的作用是不失真地放大音频信号。 电子混响器：电子混响器是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有一定的深度感和空间立体感。 混合前置放大器：混合前置放大器的作用是将音乐信号和电子混响后的声音信号混合放大。 音调控制器：音调控制器主要是控制、调节音响放大器的幅频特性。 功率放大器：功率放大器的作用是给音响放大器的负载RL提供一定的输出功率 电路方案的比较与论证 2.2话音放大电路的比较与论证 方案一：采用uA741运算放大器设计电路，uA741通用高增益运算通用放大器，早些年最常用的运放之一。应用非常广泛，双列直插8脚或圆筒8脚封装。工
一个简单功放设计制作与电路图分析
一个简单功放设计制作与电路图分析|电路图 - dickmoore的日志 - 网易博客 默认分类 2009-11-09 19:01 阅读32 评论0 字号：大中小 一个简单功放设计制作与电路图分析|电路图 电子资料 2009-11-06 11:15 功放电路图 一个简单功放设计制作与电路图分析 我的电脑音响坏了快一年了，每次看电影都用耳机,每次用的耳朵都痛,很不爽.因此就想亲手做一个小功放用用,前几天又去了趟电子市场发现有LM386，很便宜，所以干脆用386做了一个单声道的功放先用着,有时间把另外一个声道也加上.在这里把功放设计到调试基本完成的过程写写,纪念这个过程. 1.设计 我们是听听就算的门外汉,对20~20K的音域也不是完全敏感.所以幅频特性不用考虑太多,但是自己要用得爽声音一定要大,因此LM386一般的输出功率肯定是不够拉(好像极限功率也就1W左右,具体还是看芯片资料吧),所以就浪费些多加个LM386做成BTL电路,提高一倍再说.设计出来的电路就是这个样子,原理很简单,就不说了 2.调试 a. 两个104的电容本来是用来隔直的,不过好像电脑主板和声卡上出来的音频都不带直流成份,而且用104时输入电平 比较高的时候声音有失真,(估计是低频过滤在输入电平高的时候人听起来比较明显).于是去掉两个104的电容. b. 在这个时候上电(我用的是12V),接上我的MP3一听,嗯!还不错,可是就是杂声比较厉害,调了调R1的大小,当R1被 调到最大的时候杂声没有了,最小的时候也没有了(这不是废话么,最小的时候输入都没有了 .把连接到功放的音频线拔了也没杂音了,原因可能有两个音频线上有电容在输入电阻R1比较小的时候,和LM386自激产生杂音,一放大就不得了了.于是决定R1就直接调到50K,音量就让MP3调去吧. c. 好像一切都没有问题了,拿到电脑上吧,刚接上去,嗯声音停大,不错!!刚以为要完事,电脑里一首歌就放完了,本来该是安静的却听见喇叭里噼噼啪啪,这个噪声奇了怪了,开始还是以为是R1的问题,索性就把R1去掉(反正LM386也不希罕从前级得到能量),噪音仍然存在,怀疑是主板上的高频噪声,于是在输入端并上一个102的电容---不起作用.这个电容也不敢并大了,大了要影响高频特性.又怀疑是功率大了C1吃不消,于是又在电源上并了一个100uF的电容,还是不行....... d. 就在这个时候用手一抓我的功放输入端的焊点,好了!没杂音了,仔细一想,原来是这样:我从电脑接出来的线是一个声
功放电路集锦
功放电路集锦 一、双30W功放 图1是2×30W双声道音频功率放大器，其核心器件ICl采用高保真音响功放集成电路STK465，该电路内包含两个性能指标完全相同的功率放大器，分别用作左、右声道的功放，可保证两个声道放大器指标的一致性。电路输入阻抗30k，输入灵敏度150mV，电压增益40dB，频率响应：10Hz～100kHz，谐波失真≤0．08％，电源电压范围±(25～35)V。制作时应注意，正、负电源退耦滤波电容C5、C14的位置应尽量分别靠近sTK465的正、负电源输入端。如电路有自激现象，则增大C5和C14的容量。该功放输出功率适中，制作容易，可用作一般家庭的组合音响、卡拉OK设备或VCD机的声音播放。由于该功放电压增益高达40dB，输入灵敏度高，可省去前置放大器，而直接与卡拉OK机、VCD机等信号源连接。该功放也可用作家庭影院系统的环绕声功放。
二、40W功放 图2为采用高保真音响专用功放集成电路TDAl514构成的40W功率放大器，具有快速切断保护和延时静噪功能。电路输入阻抗20k，输入灵敏度600mV，电压增益30dB，信噪比80dB。制作两套该功放，分别用于左、右声道，即可构成2×40W立体声功率放大器。 三、50W功放 图3是50W高保真功率放大器，采用LM3886音频功放集成电路构成。电路输入阻抗20k，输入灵敏
度1000mV，电压增益26dB，信噪比110dB，输出连续平均功率50W，峰值功率可达135W，总静态电流50mA，电源电压范围±(30～40)V。Ll用φ1．2mm漆包线在10Ω／5W金属膜电阻(R7)上平绕10匝后与该电阻并联即可。LM3886还具有静音功能，其第8脚为静音控制端，当第8脚开路(或接地)时为静音状态；第8脚通过30k电阻接-35V时则无静音。调试时，如发现总静态电流过大，则是电路自激，可适当调节负反馈回路中的C3、R4或移相网络中的C4。 四、60W功放 图4是采用LM3875T构成的60W高保真功率放大器，具有外围电路简单、易于制作的特点。电路输入阻抗≥20k，输入灵敏度1100mV，电压增益26dB，频响范围5Hz～lOOkHz，总失真≤O．05％，信噪比114dB，电源电压范围±(20～40)v。L1绕制方法同图3电路。 五、70W功放 图5为采用STK4040X1构成的音频功率放大器，额定输出功率70W，最大谐波失真O．008％，频响范围20Hz-20kHz(-3dB)，电路输入阻抗30k，输入灵敏度1000mV，电压增益27dB。L1可用φ1．2mm 漆包线在φ10mm骨架上平绕15圈后脱胎而成。
射频设计中的热问题分析及解决
射频设计中的热问题分析及解决 热量管理是所有电路设计人员都关心的一个问题，特别是针对大信号时。在射频/微波电路中，大信号常见于功率放大器和系统发送端元件。不管是连续波（CW）信号还是脉冲信号，如果产生的热量得不到有效疏导，它们都将导致印制电路板（PCB）上和系统中的热量积聚。对电子设备来说，发热意味着工作寿命的缩短。 防止电路热量积聚需要一定的想象力：可以想象成热量从一个热源（如功率晶体管）流向一个目的地（如散热片或设备底座）。 理解热量在系统各射频/微波元件中是如何产生的也有助于热量分析。例如，功率放大器发热不是仅因其工作在大功率级，诸如放大器效率、放大器输出端的阻抗匹配（VSWR）以及源自放大器输出的热路径等因素都会影响放大器热量的产生。尽管具有50%效率的功率放大器似乎已经很不错，但这也会浪费掉系统供给它的一半能量，其中大部分以热量的形式损失掉了。 除功率放大器外，像滤波器和功率分配器这样的无源器件的插入损耗以及元件、同轴电缆和其它互连器件连接处的阻抗不匹配（高VSWR）也会导致“散热障碍”。高效的热管理需要了解热量从源（例如放大器）流过所有连接电缆和其它元件再到散热终点的热量流动过程。 在电路层面，热管理也是放大器自身的一个问题，因为热量从放大器的有源器件向外流动——有些热量通过电路板材料，有些进入周围元件，有些流入电路板上下方周围的空气。理想情况下，可以提供一条让热量从有源器件正确地散发出来的路径，因为这些器件周围的热量积聚也会缩短它们的工作寿命。此外，这些热量可能对某些器件造成有害影响，比如在硅双极型晶体管中温度的不断上升，即通常所说的“热失控”。 在散热不当的情况下，有些器件相比其它器件更易受到损坏。例如，GaAs半导体衬底的导热率大约只有硅器件的三分之一。在高温下，GaAs晶体管也可能遭受记忆效应的影响（也就是说即使温度已经下降，器件仍可能工作在高温时的特定增益状态），进而导致器件线性性能变差。 热量分析实质上是基于对器件或电路中使用的不同材料的研究，以及这些材料的热阻或其对热量流动的阻力。当然，反过来说就是材料的导热率，这是衡量材料导热能力的一个指标。热材料（比如导热胶和电路板材料）的数据手册中一般都列有这一参数，参数值越高，代表这种材料处理大功率级和发热量的能力就越高。 热阻可以用温度变化（该数值是作为所采用功率的函数）来描述，通常单位为℃/W。在为器件、电路板和系统建立热量模型时，必须考虑所有热效应的影响，这不仅包括器件的自发热效应，还包括其对周边器件的影响。由于这些交互作用的存在，热建模一般是通过构建一个带有全部发热器件的热矩阵来完成的。 在电路上，即使像电容这样的无源电路元件也可能对散热起作用。American Technical Ceramics公司的应用笔记《陶瓷电容中的ESR损耗（ESR Losses in Ceramic Capacitors）》就讨
扩音机电路的设计与实现报告
扩音机电路的设计与实现报告（电子信息工程小实习） 默认分类2009-10-17 20:11:17 阅读814评论27 字号：大中小订阅 一、实验目的 1，了解扩音机电路的形成和用途。 2，掌握音频放大电路的一种实现方法。 3，提高独立设计电路和验证试验的能力。 一、摘要 扩音机电路是把微弱的声音信号放大成能推动扬声器的大功率信号，主要由运算放大器和 集成音频功率放大器构成。电路结构分为前置放大，音调控制，功率放大三部分。 前置放大主要完成小信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声要小，音调控制主要是实现对输入信号高、低音的提升和衰减；功率放大器决定了整机的输出功率，要求效率高，是真尽可能小，输出功率大。 三、设计任务要求 （1 ）最大输出功率0.5w，放大倍数400倍以上 （2 ）负载阻抗为8 （3 ）具有音调控制功能，即用两个点位期分别调节高音和低音。当输入信号为1KHz时， 输出为0dB ;当输入信号为100Hz时，调节低音电位器可以是输出功率变化12dB ;当输入信号为10KHz时，调节高音电位器也可以是输出功率变化12Db （4 ）输出功率的大小连续可调，即用电位器可调节音量的大小。‘ （5 ）频率响应：当高、低音调电位器处于极不提升也不衰减的位置时，-3dB的频率范围是（6）输入断短路时，噪声输出电压的有效值不超过10mv，直流输出电压不超过50mv，
静态电源电流不超过100mA 所用原器件及测试仪表清单 A ）所用原器件清单 序号名称数量 1 电解电容22肝 1 2 电解电容220 y2 F 3 电解电容10诉3 4 电解电容100 y1 F 5 电解电容1 yF 1 6 二极管1N4001 2 7 电容0.01 y F 2 8 电容330 pF 1 9 电容100 pF 1 10 电容0.1 y F 2 11 电容0.22 y F 1 12 电阻100K 4 13 电阻10K 2 14 电阻22K 2 15 电阻51K 3 名称数量 电阻680 Q 1 电阻18K 1 电阻1 Q 1 电阻3.3K 1 电阻3.9K 1 电阻8.21K 1 水泥电阻 1 LF353N 2 TDA2030A 1 散热片 1 螺钉 1 序 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
功放电路设计说明书
功率放大器（OTL ） 一、基本原理及原理图 下图为乙类推挽功率放大器的电路原理图。图中，Q1和Q2为两个特 性配对的互补功率管（NPN 型和PNP 型）；若忽略功率管发射结导通电压，则当V1正半周时，NPN 型Q1管导通、PNP 型Q2管截止，i 1C （≈i 1E ）为处于正半周的半个正弦波；当V1负半周时，Q1管截止、Q2管导通，i 1C （≈i 1E ）为处于负半周的半个正弦波，通过R L 的电流i L ＝ i 1E －i 2E ，合成完整的正弦波。但在实际电路中由于有导通电压，零偏置会使输出电压波形产生交越失真，图中选用二极管偏置电路为互补功率管加合适的偏置电压，使之工作在乙类状态，减小失真且具有高热稳定性；采用单电源供电（加大容量的C3）使两互补管电压均是2 1V CC ；互补管间加两个电阻帮助两管散热；输入信号为互补功率管提供振幅接近电源电压的推动电压，产生自举效应；设计合适的参数使此电路高效地使功率放大相应的倍数驱动负载。 功率放大器电路原理图 二、设计步骤 1.设计要求： （分立元件）设计并仿真功率放大器（OTL ），要求： ① 电压增益：5倍以上
②负载：0.5W以上（8Ω扬声器） ③频率范围：20Hz~20kHz 2.设计过程： ①电源的选取： 由P＝I2R L ＝U2／R L （R L ＝8Ω）得U＝2V ∴U P P-＝2×2√2≈5.7V ∴V CC ＝15V ②电阻的选取： P＝I2R L ＝U2／R L ，令U=3v，I L R ＝ 2 1U P P- ／R L ≈350mA (β＝100) ∴i 1 B ＝I L R ／β＝3.5mA 取i 3 R ＝20mA ∴R 5＋R 6 ＝3／（20mA）≈150 ∴R 5 ＝10Ω，R 6 ＝90Ω ∵R2／（R 1＋R 2 ＋R 9 ）＝3＋0.7＝3.7 即R 1 ／（R 2 ＋R 9 ）≈4 取调试好的R 1＝10kΩ，R 2 ＝41kΩ（R 2 为1kΩ，起保护作用；R 9 可 调） 令R 3＝600Ω，R 4 可调，不要取太大，起到作用即可 取R 7＝R 8 ＝1Ω（一般取小点） ③电容的选取： C1＝10uF，C2＝47uF，C3＝470 uF (电容大，交流压降趋于零) 三、仿真调试 1. 仿真电路图：
功放喇叭保护电路
功放喇叭保护电路 大功率的家用功放的主声道均米用了 OCL电路作功率放大。这种电路出现故障时，其输出端的直流电位常常会偏离零电平，出现较高的正或负的直流电压。输出的直流电流流过扬声器的音圈时，轻者会产生固定磁场，使音圈移位，难以恢复，重者会将其烧毁。另外。 在部分特大功率功放中，由于输出功率非常大，在用户操作不当时，可能会持续输出数安培甚至十几安培的峰值电流，使该声道的最大输出功率远远超过功放的额定输出功率，致使扬声器烧毁。本文以奇声AV-713功放的扬声器保护电路为例介绍其工作原理。功放扬声器保护电路原理框图如图1所示，图中含有了三种保护方式。 (1)直流保护： 当功率放大电路发生故障，其输出端出现的直流电压的绝对值超过设计限度时，保护电路中的直流检测电路即把它检测出来，变成控制信号。控制信号经放大后控制触发器翻转，驱动保护继电器动作，断开功率输出电路，使扬声器得到保护。同时，控制信号还启动指示电路工作，使保护指示灯闪烁报警。(2)过载保护： 当输出电流超过额定输出电流的1倍左右时，过载检测电路输出保护控制信号，控制输出电路断开，保护扬声器及功放。 (3)开机延时接通保护:
通过开机延时电路控制继电器驱动电路的工作状态， 使继电器在开机时延时1—4秒钟接通 扬声器，以避免开机过程中产生的浪涌电流冲击扬声器。使其音圈移位。 具体电路如图2 所示。该电路以Q4、Q5为中心，组成了直流电压取样检测电路。图中的 Q1、Q2等系右 声道功率输出电路（左声道功率输出电路图中未画出 ）。右声道的直流电压取样信号经由 R6（左声道取样信号经由R21）衰减、隔离，C2、C3滤波，送往Q4、Q5、R7组成的互补式 直流检测电路进行监测。当右（或左）声道的功率输出电路出现正极性的较大的直流失调电压 时，电流经R6（或 R21） Q4的be 结到地，Q4导通，其集电极输出控制电平，经 R8、D2 送Q7放大后，输往R-S 触发器。同样。功率输出电路中出现负的直流失调电压时，电流经 地、Q5的be 结、R6（或 R21）、OCL 电路中点。Q5导通，也输出控制电平。这种取样检测 方式为互补方式。 R1、R2、R3 R4、Q3等组成了过载检测电路（左声道的过载检测电路未画出）。R1、R2分 别用来对输出级上、下臂功率管的过载情况进行取样。 Q3对输出电路进行过载状态监测。 R1两端的电压与功率管 Q1的发射极电流成正比，该电压经过 R3、R4、R2衰减分压，成 为Q1发射结的正向偏压。调整 R3、R4的阻值，可使此电压在额定输出状态下不能使 Q3 导通。当功放工作异常致使 Q1严重过载时，流过R1的电流大增。从而产生足以使 Q3导 通的正向偏压，使 Q3 导通，输出监控信号，经 Q7 放大后送到触发器，使触发器输出状态 卜 ■ ----------------- ■ ----------------- 一亠 y _ --------------- - ” ----- ----------- ■ ------------------------------------------------------ ... J" — iuin 厂 N 1 0 签￡3弼 5M1 4001- HL 355J LFD 1N4I4A o oiOl- A IS+14U 17 IN4OQ2 H8 10k E 4003-
使用Solidworks进行热设计仿真
使用Solidworks进行热设计仿真 1 引言 通常对电子设备进行热分析主要有4个步骤：建模、确定边界条件、网格划分及计算、后处理。其中建模的工作量最大，要进行准确的热分析，必须建立一个良好的热分析模型，但在实际工程中模型往往非常复杂，很难精确建模。 一般建模的流程是先由结构设计工程师建立设备的计算机辅助设计(CAD)模型，然后由热设计工程师在该CAD模型上进行适合热仿真软件的二次建模。二次建模的方法可以是由热仿真软件自带的转换程序进行CAD 模型导入，也可以在热仿真软件中手动重新建模。当模型热设计优化完成后还需要反馈CAD 模型修正信息给结构设计工程师，由结构设计工程师对CAD模型进行更改，完成整个设计闭环。在这个过程中，存在CAD模型的转换，不能完全重新利用，CAD模型需要修改乃至重新建模，这些都会占用设计人员相当多的时间和精力，且限制于热仿真软件的建模能力，某些CAD模型需要简化或变通才能使用，而这些改变往往会影响仿真精度。SolidWorks三维设计软件具有结构建模和热仿真分析同时进行的能力和优点，能够克服上述缺陷，简化设计过程。 2 FlOEFD流体分析工具 Solidworks软件是结构设计工程师们广泛使用的三维设计软件，其具有良好的人机操作界面，强大的在线帮助系统，同时还有数量众多的设计插件，利用其中的FlOEFD流体分析工具能够很方便地进行热分析和仿真。 FlOEFD流体分析工具是Flomerics公司的产品，是可以无缝集成于主流CAD 软件中的通用计算流体动力学分析软件，是针对工程师开发，因此工程师只需要很少的流体动力学以及热传导知识，无需更多理解数值分析方法，即可在熟悉的CAD 软件界面中完成热仿真分析。FlOEFD 流体分析工具在Solidworks软件中的嵌入式版本为流体仿真(FlowSimulation)，是Solidworks软件中的一款插件。FlOEFD流体分析工具的分析步骤包括CAD模型建立、自动网格划分、边界施加、求解和后处理等，这些都完全可以在CAD软件界面下完成，整个过程快速高效。FlOEFD流体分析工具直接应用CAD 实体模型，自动判定流体区域，自动进行网格划分，无需对流体区域再建模。在做CAD 结构优化分析时，对一个CAD 模型进行一次分析定义，同类结构的CAD 模型只需应用FlOEFD流体分析工具独有的项目克隆Project Clone)技术，即可马上进行不同配置下的计算。 3 应用实例
扩音器的设计与制作
Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx(大学)扩音器的设计与制作 院系：电子工程学院 专业：电子科学与技术 班级： 组员： 指导老师：
摘要 扩音机是生活中很常见的一类电子产品，使用非常广泛。扩音机电路是把微弱的声音信号放大成能推动扬声器的大功率信号，电路结构主要分为麦克风信号输入、前置放大器、有源带通滤波器、功率放大器等部分，前置放大主要完成小信号的放大，一般要求输入阻抗高，输出阻抗低，频带宽，噪声要小。在本次设计中前置放大级分为两级，第一级为共源放大电路，整个电路的放大倍数主要靠第一级；第二级为射级跟随器，保证音调控制电路有较好的效果，给音调控制电路以较小的信号源内阻。音调控制主要是实现对输入信号高、低音的提升和衰减；由于集成运算放大器具有电压增益高、输入阻抗高等优点，用它制作的音调控制电路具有电路结构简单、工作稳定等优点。 关键词：扩音机；前置放大；音调控制
ABSTRACT Megaphone is very common life of a class of electronic products, the use of it is very extensive. Amplifier circuit is put the faint sound amplification can push into the high-powered signal, circuit structure is mainly divided into the preamplifier, tone control two parts. Preamplifier main perform small signal amplifier, general requirement high input impedance, output impedance low, wide frequency band, the noise is small. In the design of preamplifier level are divided into two levels, the first level for common source amplifier circuit, the whole circuit amplification depend mainly on the first level; The second grade level is shot with, ensure tone control circuit has good effect, to the tone control circuit with a small signal source resistance. Tone control mainly is the realization of the input signal is high, the bass ascension and attenuation; Due to the integrated operational amplifier has voltage gain high input impedance, higher advantages, and use it to make the tone of the control circuit has simple structure, stable circuit, etc. Key words:Megaphone; Preamplifier; tone control
运算放大器的电路仿真设计
运算放大器的电路仿真设计 一、电路课程设计目的 错误!深入理解运算放大器电路模型,了解典型运算放大器的功能,并仿真实现它的功能; 错误!掌握理想运算放大器的特点及分析方法(主要运用节点电压法分析）； ○3熟悉掌握Muｌtisiｍ软件。 二、实验原理说明 （1）运算放大器是一种体积很小的集成电路元件,它包括输入端和输出端。它的类型包括:反向比例放大器、加法器、积分器、微分器、电 压跟随器、电源变换器等. （2） (３)理想运放的特点:根据理想运放的特点,可以得到两条原则： (a）“虚断”:由于理想运放,故输入端口的电流约为零，可近似视为断路,称为“虚断”。 （b)“虚短”:由于理想运放Ａ,，即两输入端间电压约为零,可近似视为短路,称为“虚短”. 已知下图，求输出电压。
理论分析: 由题意可得:(列节点方程) 011(1)822A U U +-= 0111 ()0422 B U U +-= A B U U = 解得: 三、 电路设计内容与步骤 如上图所示设计仿真电路. 仿真电路图：
V18mV R11Ω R22Ω R32Ω R44Ω U2 DC 10MOhm 0.016 V + - U3 OPAMP_3T_VIRTUAL U1 DC 10MOhm 0.011 V + - 根据电压表的读数,， 与理论结果相同． 但在试验中，要注意把电压调成毫伏级别，否则结果误差会很大, 致结果没有任何意义。如图所示,电压单位为伏时的仿真结 果:V18 V R11Ω R22Ω R32Ω R44Ω U2 DC 10MOhm 6.458 V + - U3 OPAMP_3T_VIRTUAL U1 DC 10MOhm 4.305 V + - ，与理论结果相差甚远。 四、 实验注意事项 1)注意仿真中的运算放大器一般是上正下负,而我们常见的运放是上负下正,在仿真过程中要注意。
大功率功率放大器电路的设计
大功率功率放大器电路设计 大功率功率放大器电路设计 一. 设计理念及实现方式 (1)能推4Ω、2Ω等双低音的“大食”音箱以及专业类大粗音圈的各类专业箱。 (2)要省电、噪声小，发热量小。 (3)音质要好，能适合家居使用和专业使用。 第一点的实现就是要有大的推动功率。由于目前居室客厅面积有不断扩大的趋势，100W ×2以下功放已显得有些“力不从心”，所以本功放设计为4ΩQ 时360W ×2，2Ω时720W ×2。 第二点的实现就是电路工作在静态时的乙类小电流，靠大水塘级电容和电阻进行滤波降噪，使功放级噪声极小。而电路的工作状态又决定了电路元件的发热量很小，与一般乙类电路相当。配备的大型散热系统是为了应付连续大功率、低阻抗输出时的安全、可靠。 第三点的实现是本功放板的主要目标。目前公认的是：甲类、MOS、电子管音质好，所以本功放要达到甲类、MOS、电子管的音质。 二.大功率输出的实现 要实现大功率，首先是电源容量要大。本功放配置的电源是在截面积为35mm ×60mm的环形铁心上绕制的环牛。一次侧为1.0mm线绕484圈，二次侧为1.5mm双线并绕100圈。 整流为两只40A全桥做双桥整流，滤波为4只47000 uF电容 2只2.7kΩ电阻并接在正负电源上，使电压稳定在±62V。如电压过高可减小电阻到2.2kΩ，过低可加大电阻到3kΩ，功率用3W以上的。 除电源外，要实现大功率输出，特别是驱动“大食”音箱，要求功放输出电流能力要强，本功放每声道选用6对2SD1037管做准互补输出，可驱动直流电阻低达0.5Ω的“大食”音箱。所以4Ω时360W×2、2Ω时720W×2是有保障的。 三. 甲类、MOS、电子管音质的实现 目前人们公认的甲类、MOS、电子管的音质最好，所以本功放电路设计动态时工作于甲类的最佳状态，偏流随信号大小而同步增减，所以音质是有技术保障的。而在此工作状态下，即使更换几只一般的MOS管，对音质的提高也不明显。下面给出其原理图，如图1所示。从图1上可见到本原理图相当简洁，比一般乙类或甲乙类准互补电路还节省元件。而通过在电路板上改变一只电阻的接法就可方便地在本电路与准互补乙类或甲乙类之间变换。 四.绿色环保概念的实现 对本功放来说，实现低耗电、低噪声污染、低热辐射污染是通过以下措施实现的： (1)本功放空载时只有小电流级工作，而功率管基极电压只有0.45V，基本上是截止的，所以比一般乙类耗电少，属节电型功放。
计算机仿真在电子设备热设计中的运用(doc 8页)
计算机仿真在电子设备热设计中的应用 白秀茹 （中电集团第54研究所石家庄 050081） 摘要：电子元器件和设备在工作时会耗散大量热量，为保证元器件和电子设备的热可靠性，
热分析和热控制必不可少。Icepak是目前较流行的专业的、面向工程师的电子产品热分析软件之一，利用它，可大大减少计算量，缩短研制周期，降低成本。某野外工作设备，内部安装了大功率器件，而工作环境温度较高，热设计的优劣成为该设备结构设计的关键。本文较详细地介绍了利用Icepak进行该设备热设计仿真的过程,并通过对计算结果分析、比较，以得到最优设计。 叙词：热设计 Icepak软件建模耗散热 引言 电子元器件和设备在工作时会耗散大量热量，为保证元器件和电子设备的热可靠性，热分析和热控制必不可少。实际工作中，合理利用热分析软件进行热设计，可提高产品一次成功率，缩短研制周期，降低成本。大家知道，传热学中有大量的公式、表格，以往的手工计算繁复、耗时。Icepak是目前较流行的专业的、面向工程师的电子产品热分析软件之一，利用它，可大大减少计算量。本文将较详细地介绍利用该软件进行该设备热设计的过程。问题描述 某野外工作设备，内部安装了功放、电源等大功率器件，其要求工作环境苛刻，设备正常工作的环境温度为－25℃～＋55℃，湿度≤90%（温度为25℃），防雨，抗风沙，可连续工作，小型化。不难看出，热设计的优劣成为该设备结构设计的关键。成功的热设计应是在保证设备高温下可靠工作的同时，使设备的重量、加工成本控制在低限。 根据指标要求，将该设备设计成铝合金密封机箱。因为有小型化要求，根据各器件外形尺寸进行内部布局，尽量做到紧凑，合理利用空间。机箱内部尺寸初步定为L×W×H＝270mm ×200mm×160mm；机箱内安装的主要元器件如下：⑴、1个电源，总功率300W，其中45W 为耗散热，其可靠工作最高温度＋85℃；⑵、1个功放，总功率200W，耗散热为170W，可靠工作的底盘最高温度＋70℃；⑶、3个滤波器，可靠工作最高温度＋85℃；⑷、接插件若干。元器件在机箱内分上下三层安装，两个热源器件电源、功放分别紧贴机箱顶壁、底板安装，以利用耗散热最直接地传导到外界大气中。功放与电源中间安装3个滤波器。 Icepak软件功能及特点简介 Icepak广泛应用于通讯、汽车及航空电子设备、电源设备、通用电器及家电等。该软件可解决不同类型的问题：系统级（Systems）、组件级（Components）、封装级（Packages）。 该软件有如下技术特点： ●建模快速：利用各种形状的几何模型与现成的模型库可以方便的建立所求解问题的 模型。具有MCAD、ECAD/IDF直接输入接口。 ●具有自动化的非结构化网格生成能力：可以逼近各种复杂的几何形状，大大减少网 格数目，提高模型精度。同时还支持结构化和非结构化的不连续网格，可在不降低 模型精度情况下减少网格数量以提高计算速度。 ●广泛的模型能力：涵盖强迫对流、自然对流和混合对流模型、热传导模型、流体与 固体之间的耦合传热模型、物体表面间的热辐射模型。另外，还可以模拟层流、紊 流，瞬态及稳态问题、多种流体介质问题。 ●强大的解算功能：具有强大的CFD（计算流体力学）、有限体积方法（Finite Volume Method）结构化与非结构化网格的求解器，并行算法，能够实现UNIX或NT的网格 并行。 ●强大的可视化后置处理：分析结果可以通过视图的形式输出，包括速度矢量图、等 值面图、粒子轨迹图、网格图、切面云图、点示踪图等，非常直观。 Icepak软件的具体使用步骤包括建模、加载初始条件、划分网格、检查气流、求解计算、检查分析结果等。
音频功率放大器模拟电路设计
1方案设计 (4) 2方案比较 (7) 3单元模块设计 (8) 3.1直流稳压电源 (8) 3.2前置放大 (10) 3.3 滤波器设计 (11) 3.3.1主要元器件 (11) 3.3.2 低频滤波器电路 (13) 3.3.3 带频滤波器电路 (13) 3.3.3 带频滤波器电路 (14) 3.4功率放大器电路 (14) 3.4.1主要元器件介绍 (14) 3.4.2 电路工作原理介绍 (16) 4 软件设计 (16) 4.1P ROTEL 99SE软件 (17) 4.2W ORD 2003软件 (17) 5系统调试 (17) 系统总图 (17) 6 系统功能 (18) 7.总结与体会 (19) 文献 (20) 附录：电路原理图 (21) 相关设计图 (21) 相关设计软件 (21)
- 2 - 音频功率放大器 摘要：本音频功率放大器由四部分组成：电源，前置放大级，滤波器，功率放 大电路。电源电路输入交流电，输出18V 的直流电，为集成功率放大器供电；再经过变换输出+12V 与-12V 的直流电，为滤波器及前置放大级的运算放大器的供电。前置放大级将音频信号放大至功率放大器所能接受的范围。滤波器电路，分为高通滤波器、中通滤波器、低通滤波器，将输入的音频信号分为不同频率音频信号，并设有开关可以按个人喜好调节输出音频信号。功率放大电路，将输入的信号功率放大。 关键字：音频功率放大器、电源、滤波器、功放电路 Abstract: The audio power amplifier consists of four parts: power supply, level preamp, filter, power amplifier circuit. AC input power supply circuit, output DC 18V, power supply for the integrated power amplifier; another transform output +12 V and-12V DC, in order to filter and preamp-level op-amp power supply. Preamp-level audio signal amplification will be acceptable to the scope of power amplifier. Filter circuit, is divided into high-pass filter, in-pass filter, low pass filter, the input audio signal into different frequency audio signal and a switching regulator in accordance with personal preference, audio output. Power amplifier circuit, the input signal power amplifier. Key words: Audio power amplifier, power supply, filter, power amplifier circuit