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六月 4 2019

利用LM3886组成的BTL功放线路

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产品图片产品型号品牌商电源电压范围VCC+VEE总谐波失真+噪声转换速率(SLEWRATE)
LM3886LM3886TexasInstruments20V-94V60W20HzVIN=2.0VP-P、tRISE=2ns时的值为19V/us

目录

1.方案提出
2.电路设计
3.小结

  目前主流音频功放集成电路的输出功率普遍不算很大,除了一些STK厚膜功放以外一般都是不超过100W。对于家用音响而言,如果使用的音箱灵敏度不是很高,且听音的房间面积又比较大的话,简单的集成电路功放恐怕是很难创造出令人满意的音响效果。针对这一情况,本文介绍增大普通集成电路功放输出功率的有效方法,可以在有限的条件下取得更理想的动态表现力和更充足的功率储备量。

  1.方案提出

  其实最简便的增大输出功率的方法就是BTL即桥接法。传统的OCL功放的输出负载是对应公共地的,所以负载两段得到的最大电压只能是接近且小于电源对公共地的电压。比如OCL功放的电源电压采用±28V,在理想情况下8Ω负载最大能得到28V的输出电压,按正弦波计算的最大有效输出功率约有49W。如果采用BTL方式负载接于两个OTL功放输出端之间,使用同样的电源电压,理想情况下8Ω负载两踹能够得到最大56V的输出电压,此时的最大输出功率约有l96W,输出功率是前者的4倍啊,可见BTL方式作用之强大。

  然而实际情况与理论计算有相当大的差距,比如LM3886在电源电压士28V时候负载阻抗8Ω只能输出38W功率,两个LM3886接成BTL方式在同样的条件下最大输出功率大约有l50W。若用4个LM3886两两BTL连接组成一套双l50W立体声功放,无论从性能还是从成本角度讲都是十分超值的方案。

  2.电路设计

方案原理图

  图1 方案原理图

  这里只绘出一个声道的电路,另一个声道的电路与之完全相同。电源整流滤波电路为两声道公用,滤波电容C1、C2取22000μF足以应对爆发性信号对瞬间电流的需求,在电容两端并联泄放电阻R1、R2,整流二极管VDI-VD4选用MOTOROLA的MR752或其他大电流整流二极管。±28V电压直接供应LM3886使用,不需要进行稳压处理,目的是尽可能保证LM3886从滤波电容获取电荷的环节最少,不影响动态效果。使用一对7815和7915三端稳压IC产生±l5V稳定电压供给输入运放和倒相放大器使用。

  整个放大器由输人电路、倒相电路和BTL功率放大电路组成,其中输入电路由一个单运放OPA604完成对输入小信号的1倍放大。同时运放采用差动输人形式,将地线视为一个信号输入端,这样处理能够有效抑制地线干扰噪声,提高输入级的信噪比指标。后面的DRVl34是专用单端转换平衡的驱动电路,一般用在平衡传输设备的发射端,可以将单端输入信号转化为两路反相信号输出。DRVl34在这里恰好起到倒相级电路的作用,经OPA604放大输出的单端信号进入DRVl34被分成两路输出,相位正好相差180度,用这两个信号分别驱动一个LM3886进行功率放大后,在扬声器输出端合成为一个完整的功率输出信号,这就是BTL工作方式的原理。

  LM3886在此采用标准的11倍同相电压放大电路,由于BTL的作用,功放级的电压放大倍数是单个放大器的2倍,也就是说由两个11倍放大器组合而成的BTL放大级的总的电压放大倍数将是22。由于LM3886自身的原因,其电压放大倍数不宜设计得太小,一般取10倍以上才能稳定工作,因此这里取11 倍,如取值过大将会增大LM3886的失真和噪声,对于设计高性能指标的音频放大器是不可取的。整个电路的电压放大倍数是22倍,即电压增益为 27dB,对于l50W的功率放大器来讲增益偏小,因此在输入端没有设置音量调节电位器,目的是将此功放设计成为纯后级放大器。使用时需要配合独立的前级电压放大器组合在一起,形成前后级分体式功率放大器,这样处理是高性能放大器的常用做法,值得推广。

  另外LM3886具有完善的内部保护电路,因此功放输出并没有设计独立的外部保护系统。需要注意的是LM3886的8脚是静音控制脚,在开机通电瞬间可以用来抑制电流冲击声,具体的开机静音电路请参考图1中虚线框内的电路,电路比较简单其工作原理读者可以自行分析,在此不详细描述了。

  3.小结

  本文介绍的BTL方式电路应用很广泛,这里只是选了常用的LM3886举例说明,其实任何形式的功放电路都可以接成BTL方式,包括集成电路功放如LMl875、LM4766和LM4780等电路。如果使用一个LM4780双声道功放集成电路组成BTL方式则可以同时代替两个LM3886,电路更为简洁,体积更小巧。

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