毕业设计（论文）_50W音频功率放大器的设计报告.doc

——高效音频功率放大器的设计 指导老师：朱曙微 学生： 黄亮 班级： 电气0102 学号： 20011311310227 日期： 2004.5.5 一、设计内容：设计一个实用50W高效音频功率放大器，对于给定的电气指标，完成设计报告的撰写工作。 二、电气指标： 1、输入灵敏度：0dB 2、输入信号的频率范围：20HZ～20KHZ 3、输入电阻：47KΩ 5、输出电阻：8Ω 6、输出功率：50W 7、THD：小于0.2％ 8、效率：85％ 三、报告内容： 1、总体方案 2、数字电路设计 LM4651、LM4652引脚功能 b．主要参数及特点 原理和应用电路(NSC)推出的LM4651/LM4652 OvertureTM最新IC和很少的外部元件，即可组成0W高效D类音频功率放大器。LM4651的PWM驱动器与LM4652半桥(H－bridge)功率MOSFET IC所构成的这种简单紧凑的D类超低音(Subwoofer)放大器完全解决了通常仅在AB类放大器中才能看到的保护问题，但效率比AB类放大器有较大提高，AB类放大器有所减小，LM4651与LM4652被应用在家庭影院和PC自动(Powered)超(booster)放大器和自供电(self－powered)扬声器等方面，会取得令人满意的效果。1.　引脚功能 LM4651采用28脚塑料封装，图1(a)为LM4651N封装顶视图。LM4652采用15脚TO－220塑料封装，分为隔离和非隔离两种形式。其中，采用隔离型的LM4652TF引脚排列如图1(b)所示。LM4651是一种PWM控制/驱动器IC，内置振荡器、PWM比较器、误差放大器、反馈测量放大器、数字逻辑与保护电路及驱动器等，表1列出了LM4651的引脚功能。LM4652的引脚功能说明如表2所列。 2.　主要参数及特点 2.1 　　a. 极限参数　　LM4651/LM4652的最高电源电压为±22V，其功耗分别为1.5W和32W，最高结温为150℃，工作温度范围为－40～＋85℃。LM4652的最大输出电流为10A。b. 电气特性LM4651的总静态电流(在LM4652不连接时的典型值)为36mA，待机状态时的输入电压(典型值)为2V，开关频率范围(在Rosc从15kΩ变为0时)为65～200kHz，死区时间为27ns，调制保护时间(典型值)为310ns。LM4652中MOSFET的漏—源极击穿电压为55V，通态电阻(典型值)为0.2Ω，最大漏极电流(ID)为10A，栅极门限电压(典型值)为0.85V。??? LM4651/LM4652的主要技术参数为：(THD)(在0W、Ω和～0Hz下)≤0.3％；(8Ω、kHz、％THD时)为0W；(在5W和％THD下)为85％；>100dB。2.2 　　LM4651/LM4652的主要特点如下：(LM4651);　　●开关频率外部可控，范围为20～20kHz；　　●可导通软启动和欠电压闭锁；　　●具有过调制保护(软削波)功能；　　●具有自检查保护诊断功能。 3.原理和电路3.1 系统功能简述　　LM4651是常规脉冲宽度调制器/驱动器IC。图3所示为输入音频信号与频率远高于音频信号的三角波信号的比较波形。比较器产生一个占空比与音频信号电平成正比的矩形波电压，以驱动LM4652半桥电路中的功率MOSFET，然后将功率MOSFET的脉冲序列(frain)通过LC低通滤波器在滤除高频后施加到扬声器。3.2 待机(Standby)功能LM4651的CMOS兼容性允许通过关闭脉冲宽度波形去关断所有功率MOSFET。由于待机状态关闭了脉冲宽度波形，其音乐衰减大于120dB，因而EMI被限制到最小限度，当脚13为逻辑“1”或5V时，待机功能有效；脚13为逻辑“0”或0V时，待机无效，允许利用输入信号调制。3.3 　　LM4651具有内部软启动功能，该软启动功能可保证系统的可靠和协调启动，从而使导通喇叭声(thump)或彭彭声(pop)减到最小。在启动周期内，系统保持待机模式。启动时间的调节可通过连接到START脚的电容(CSTSRT)来控制。3.4 　　连接在SCKT脚与GND之间的电阻RSCKTMOSFET电流限制最小设定在10A，但调节RSCKT(出现短路)的情况下，IC将执行安全保护功能。3.5 死区时间设定??? LM4651上的DELAY脚可用来设定系统死区时间。所谓死区时间是指LM4652中一对MOSFET在另一对MOSFET导通前被关断的时间间隔。增加死区时间将减小贯通(Shoot through)电流，但同时也会增大THD。随着所希望的工作带的增加，死区时间应当减小。调节电阻R