電流功率擴(kuò)展分析管理論文
時(shí)間:2022-06-26 06:27:00
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隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,傳統(tǒng)的由分離元件組成的功率放大器正在被高度集成化的功率模塊所代替。尤其在輸出功率為20~50W之間的功率電源和標(biāo)準(zhǔn)源的設(shè)計(jì)當(dāng)中,許多生產(chǎn)廠家在功率輸出級(jí)均采用了先進(jìn)的大規(guī)模集成功放,這既節(jié)約了成本,又縮短了電路調(diào)試周期,同時(shí)增強(qiáng)了儀器的可靠性,對(duì)產(chǎn)品的規(guī)?;蜆?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)帶來很大的益處,因此大規(guī)模集成功率放大器在功率放大器設(shè)計(jì)中已成為設(shè)計(jì)者的第一選擇,應(yīng)用前景越來越廣闊。
1LM3886的引腳功能
LM3886是美國國家半導(dǎo)體公司(NSC)生產(chǎn)的一款高保真功率放大器,采用11腳TO-220封裝的引腳排列如圖1所示,芯片和散熱器間不需要絕緣,其主要電氣參數(shù)如表1所列。各引腳的功能如下:
1、5腳:正電源輸入;
3腳:輸出;
4腳:負(fù)電源輸入;
7腳:地;
8腳:靜音控制;
9腳:反相輸入;
10腳:同相輸入;
2、6、11腳:空腳。
LM3886具有如下特性:
●具有輸出電壓短路保護(hù)和電流開路保護(hù)功能;
●具有過壓和過熱保護(hù)功能;
●具有欠壓保護(hù)功能,即供電電壓低于10V將自動(dòng)停止工作。
表1LM3886的主要參數(shù)
參數(shù)最小值典型值最大值單位
電源電壓±10±15±42V
靜態(tài)電流305085mA
輸出功率3868135/PeakW
開環(huán)電壓增益90115dB
轉(zhuǎn)折電壓增益819V/μs
信噪比92.5110dB
輸出電流711.5A
2LM3886在功率電源中的應(yīng)用
LM3886主要是針對(duì)音響放大器而設(shè)計(jì)的一款芯片,而音響放大器和功率電源放大器工作狀態(tài)是有區(qū)別的,前者主要工作在瞬時(shí)功率狀態(tài),后者則工作在恒定功率狀態(tài),因此在散熱方面,前者不需要風(fēng)扇,而后者必須加風(fēng)扇來幫助散熱。尤其在用作電流放大器時(shí),由于功率電源輸出的交流電流需要恒流輸出,不論所帶負(fù)載是大還是小,其消耗的總功率都是一定的,當(dāng)負(fù)載為零或很小時(shí),供電電源的全部電壓均落在LM3886上,而輸出的電流又要保持不變,這樣在LM3886上消耗的功率將非常大,即使增加散熱器的面積和體積,LM3886的溫度上升速度也非???,幾秒鐘內(nèi)將使其無法正常工作。例如,在LM3886輸出交流電流為5A,輸出功率為30W時(shí),需要供電電壓為±25V以上,此時(shí)當(dāng)負(fù)載為零(短路狀態(tài))時(shí),±25V的壓降將全部落在LM3886上,LM3886本身所消耗的功率將達(dá)到125W,迅速上升的溫度將使LM3886處于過熱保護(hù)狀態(tài)而無法工作。
為解決上述問題,可在功率電源放大器中設(shè)計(jì)兩片LM3886作為電流功率放大器,通過兩片LM3886輸出電流的疊加可產(chǎn)生所需輸出的電流值。其具體線路如圖2所示。
LM3886-1是一跨導(dǎo)功率放大器,其輸出電流的變化由輸入電壓信號(hào)控制,由圖2可知,LM3886-1的輸出電壓為V1,其大小將隨負(fù)載的大小而變化;LM3886-2是一電壓比例放大器(1:1),其輸出電壓始終跟隨V1的變化,即V2=V1;V1=IaRm+I(xiàn)o(RL+Rt),V2=IbRm+I(xiàn)o(RL+Rt)因?yàn)閂1=V2,所以Ia=Ib;而輸出電流則為Io=Ia+I(xiàn)b=2Ia=ViRf/(R1Rt)。通過以上計(jì)算和分析可知,由兩片LM3886通過不同工作方式的級(jí)聯(lián),使輸出電流和功率得到擴(kuò)展。