專利名稱:1000w數(shù)字功放的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種1000W數(shù)字功放，與傳統(tǒng)數(shù)字功放的區(qū)別在于采用運算放大器和比較器組成PWM發(fā)生器，取代現(xiàn)有的專用PWM芯片。該數(shù)字功放包括初級放大電路，音頻信號中點電壓調整電路，PWM電路，場效應管驅動輸出電路，輸出濾波電路，過流保護電路，反饋電路等，所述的PWM電路由運算放大器和比較器等器件組成。本實用新型采用常用的運算放大器、比較器來構建PWM電路，取代傳統(tǒng)的PWM專用芯片，不受外國廠商停產、斷貨以及芯片供應市場影響，可以更好地為人民防空系統(tǒng)，以及其它部門服務，提供高質量大功率的數(shù)字功放。
【專利說明】10OOW數(shù)字功放

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種功放電路，尤其是一種1000W數(shù)字功放。

【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)數(shù)字功放產生PWM方波來推動場管工作時，均是采用產生PWM的核心芯片，如LX1710，ZX⑶1210等芯片，這類芯片多由國外廠商生產，容易受到國外廠商的制約，如斷貨、停產，以及價格波動等影響，另外大功率功放采用這類核心芯片，靜態(tài)功耗等指標偏大，不易控制。
實用新型內容
[0003]本實用新型需要解決的技術問題是提供一種采用國內常規(guī)芯片構成PWM電路，不受國外專用芯片影響的大功率數(shù)字功放。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是:
[0005]一種1000W數(shù)字功放，與傳統(tǒng)數(shù)字功放的區(qū)別在于采用運算放大器和比較器組成PWM發(fā)生器，取代現(xiàn)有的專用PWM芯片。該數(shù)字功放包括初級放大電路，音頻信號中點電壓調整電路，PWM電路，場效應管驅動輸出電路，輸出濾波電路，過流保護電路，反饋電路等傳統(tǒng)功放組成部分，所述的PWM電路由運算放大器和比較器等器件組成，包括三角波發(fā)生電路，三角波中點電壓電路，比較器PWM電路，三角波中點電壓電路控制三角波發(fā)生電路的輸入電壓，經(jīng)三角波發(fā)生電路產生三角波，再送入比較器PWM電路，與由初級放大電路輸出的音頻放大信號進行比較輸出PWM，輸入的差分音頻信號經(jīng)初級放大電路放大，通過音頻信號中點電壓調整電路，調整信號中點電壓和三角波中點電壓吻合，以保證兩路輸出中點電壓平衡，音頻信號和三角波發(fā)生電路產生的三角波經(jīng)比較器PWM電路比較后產生PWM，再經(jīng)場效應管驅動輸出電路中的驅動電路驅動場效應管工作，最后經(jīng)過輸出濾波電路濾波后實現(xiàn)大功率信號輸出，還原出放大后的音頻信號，過流保護電路用于防止輸出電流過大，反饋電路用于調整輸出平衡電壓。
[0006]進一步的方案還包括輸出電流檢測電路，輸出電壓檢測電路，防雷電路，充電電路，其中輸出電流檢測電路的輸入連接過流保護電路的輸出，輸出電壓檢測電路以及防雷電路的輸入均連接濾波電路的輸出，輸出電流檢測電路用于隨時檢測輸出電流的大小，控制功放輸出電流在一定范圍內，輸出電壓檢測電路用于檢測輸出到揚聲器上的電壓值，充電電路實現(xiàn)自動充電管理，防雷電路用于防止浪涌等高壓進入功放，保護功放電路免遭雷擊。
[0007]上述三角波中點電壓電路具體由電阻R38、R46，電容C19，電解電容C21，運放U3B組成，其中電容C19、電解電容C21并聯(lián)后再與電阻R46并聯(lián)，最后與電阻R38串聯(lián)在電源之間，電阻R38與電阻R46進行分壓得到中點電壓，經(jīng)電容C19與電解電容C21進行濾波送入運放U3B的輸入端。
[0008]上述三角波發(fā)生電路具體由電阻R25、R35、R37、R39?R41，電容C10，穩(wěn)壓二極管D6、D10，運放U3C、U3D組成，其中電阻R37并聯(lián)在運放U3C的輸出端和同相輸入端之間，電阻R39并聯(lián)在運放U3D的輸出端和運放U3C的同相輸入端之間，電容ClO并聯(lián)在運放U3D的輸出端和反相輸入端之間，運放U3C的輸出端經(jīng)電阻R40、R25連接運放U3D的反相輸入端，穩(wěn)壓二極管D6、DlO正端相連，負端分別連接電阻R40、R25的節(jié)點和運放U3C的反相輸入端。運放U3C組成滯回比較器，U3D組成積分電路，滯回比較器輸出的矩形波加在積分電路的反相輸入端，而積分電路輸出的三角波又接到滯回比較器的同相輸入端，控制滯回比較器輸出端的狀態(tài)發(fā)生跳變，從而在U3D的輸出端得到周期性三角波。
[0009]上述比較器PWM電路由電阻R15、R17、R23、R47，比較器U6A、U6B組成，比較器U6A的輸出經(jīng)電阻R15輸出，經(jīng)電阻R17連接+5V電源，同理，比較器U6B的輸出經(jīng)電阻R23輸出，經(jīng)電阻R47連接+5V電源。
[0010]由于采用了上述技術方案，本實用新型取得的技術進步是:本實用新型采用常用的運算放大器、比較器來構建PWM電路，取代傳統(tǒng)的PWM專用芯片，不受外國廠商停產、斷貨以及芯片供應市場影響，可以更好地為人民防空系統(tǒng)，以及其它部門服務，提供高質量大功率的數(shù)字功放。

【附圖說明】

[0011]圖1是本實用新型原理框圖；
[0012]圖2是本實用新型PWM電路原理圖；
[0013]圖3是本實用新型初級放大電路、音頻信號中點電壓調整電路以及輸出電壓檢測電路原理圖；
[0014]圖4是本實用新型場效應管驅動輸出電路原理圖；
[0015]圖5是本實用新型反饋電路原理圖；
[0016]圖6是本實用新型場輸出電流檢測電路原理圖；
[0017]圖7是本實用新型充電電路原理圖；
[0018]圖8是本實用新型防雷電路原理圖；
[0019]圖9是本實用新型輸出濾波電路原理圖；
[0020]圖10是本實用新型過流保護電路原理圖；

【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例對本實用新型做進一步詳細說明:
[0022]本實用新型是一種1000W數(shù)字功放，在70V供電電壓下，可以將200mVp-p (峰峰值Vp-p，是最大值和最小值的差值)小信號放大到130Vp-p不失真信號，放大倍數(shù)高達600倍，帶4Ω揚聲器負載，輸出功率1000W。應用在人防系統(tǒng)及其他系統(tǒng)領域，實現(xiàn)大功率揚聲器發(fā)布人民防空警報、災害警報等各種警報，以及語音廣播等功能。
[0023]如圖1所示，本實用新型包括初級放大電路，音頻信號中點電壓調整電路(如圖3)，PWM電路，場效應管驅動輸出電路(如圖4)，輸出濾波電路(如圖9)，過流保護電路(如圖10)，反饋電路(如圖5)等，輸入的差分音頻信號經(jīng)音頻信號中點電壓調整電路調整后輸入初級放大電路放大，再經(jīng)過PWM電路產生PWM方波，送入場效應管驅動輸出電路驅動場效應管放大音頻信號，最后經(jīng)過輸出濾波電路，還原出放大的音頻信號，通過過流保護電路防止場效應管驅動輸出電路的輸出電流過大，通過反饋電路調整場效應管驅動輸出電路輸出的平衡電壓。
[0024]本實用新型所述的PWM電路與傳統(tǒng)的電路不同，傳統(tǒng)電路采用的是專用的PWM芯片，一般為國外廠家產品，容易受斷貨、停產，以及價格波動等因素的影響，為了避免這些因素，本實用新型的PWM電路(如圖2所示)采用運算放大器和比較器等器件組成，包括三角波發(fā)生電路，三角波中點電壓電路，比較器PWM電路三部分，三角波中點電壓電路控制三角波發(fā)生電路的輸入電壓，三角波發(fā)生電路用于產生高頻三角波，比較器PWM電路用于將三角波與輸入的放大音頻信號進行比較，生成PWM，由三角波中點電壓電路控制的輸入電壓經(jīng)三角波發(fā)生電路產生三角波，再送入比較器PWM電路，與由初級放大電路輸出的音頻放大信號進行比較輸出PWM，輸入PWM的音頻信號是經(jīng)初級放大電路放大并通過音頻信號中點電壓調整電路調整過的，使其信號中點電壓和三角波中點電壓吻合，以保證兩路輸出中點電壓平衡，音頻信號和三角波發(fā)生電路產生的三角波經(jīng)比較器PWM電路比較后產生PWM，再經(jīng)場效應管驅動輸出電路中的驅動電路驅動場效應管工作，最后經(jīng)過輸出濾波電路濾波后實現(xiàn)大功率信號輸出，還原出放大后的音頻信號。
[0025]為了使本實用新型更加完善，滿足廣大用戶，本實用新型還增加了輸出電流檢測電路(如圖6)，輸出電壓檢測電路(如圖3)，防雷電路(如圖8)，充電電路(如圖7)等，其中輸出電流檢測電路的輸入連接過流保護電路的輸出，輸出電壓檢測電路以及防雷電路的輸入均連接濾波電路的輸出，輸出電流檢測電路用于隨時檢測輸出電流的大小，控制功放輸出電流在一定范圍內，輸出電壓檢測電路用于檢測輸出到揚聲器上的電壓值，充電電路實現(xiàn)自動充電管理，防雷電路用于防止浪涌等高壓進入功放，保護功放電路免遭雷擊。
[0026]本實用新型的三角波中點電壓電路具體由電阻R38、R46，電容C19，電解電容C21，運放U3B組成，其中電容C19、電解電容C21并聯(lián)后再與電阻R46并聯(lián)，最后與電阻R38串聯(lián)在電源之間，電阻R38與電阻R46進行分壓得到中點電壓，經(jīng)電容C19與電解電容C21進行濾波送入運放U3B的輸入端，經(jīng)運放U3B控制，使輸出電壓保持在中點電壓。
[0027]本實用新型的三角波發(fā)生電路具體由電阻R25、R35、R37、R39?R41，電容C10，穩(wěn)壓二極管D6、D10，運放U3C、U3D組成，其中電阻R37并聯(lián)在運放U3C的輸出端和同相輸入端之間，電阻R39并聯(lián)在運放U3D的輸出端和運放U3C的同相輸入端之間，電容ClO并聯(lián)在運放U3D的輸出端和反相輸入端之間，運放U3C的輸出端經(jīng)電阻R40、R25連接運放U3D的反相輸入端，穩(wěn)壓二極管D6、DlO正端相連，負端分別連接電阻R40、R25的節(jié)點和運放U3C的反相輸入端。運放U3C，穩(wěn)壓二極管D6、D10,電阻R37、R39、R41組成滯回比較器，運放U3D以及其它元件組成積分電路，滯回比較器輸出的矩形波加在積分電路的反相輸入端，而積分電路輸出的三角波又接到滯回比較器的同相輸入端，控制滯回比較器輸出端的狀態(tài)發(fā)生跳變，從而在運放U3D的輸出端得到周期性三角波，該電路通過保證電容ClO恒流充放電，用運放U3D組成的積分電路代替RC積分電路提高了三角波的線性。
[0028]本實用新型的比較器PWM電路由電阻R15、R17、R23、R47，比較器U6A、U6B組成，比較器U6A的輸出經(jīng)電阻R15輸出，經(jīng)電阻R17連接+5V電源，同理，比較器U6B的輸出經(jīng)電阻R23輸出，經(jīng)電阻R47連接+5V電源，由比較器輸入端輸入的三角波和經(jīng)放大的音頻信號，經(jīng)比較器比較輸出高頻PWM波形，控制場效應管工作，完成對音頻信號的大功率放大。
【權利要求】
1.一種100W數(shù)字功放，包括初級放大電路，音頻信號中點電壓調整電路，PWM電路，場效應管驅動輸出電路，輸出濾波電路，過流保護電路，反饋電路，音頻信號輸入初級放大電路放大后，再經(jīng)過PWM電路產生PWM方波，送入場效應管驅動輸出電路驅動場效應管放大音頻信號，最后經(jīng)過輸出濾波電路，還原出放大的音頻信號，通過音頻信號中點電壓調整電路調整輸入初級放大電路的輸入信號電壓，通過過流保護電路防止場效應管驅動輸出電路的輸出電流過大，通過反饋電路調整場效應管驅動輸出電路輸出的平衡電壓，其特征在于:所述PWM電路由三角波發(fā)生電路，三角波中點電壓電路，比較器PWM電路組成，由三角波中點電壓電路控制三角波發(fā)生電路的輸入電壓，經(jīng)三角波發(fā)生電路產生三角波，再送入比較器PWM電路，與由初級放大電路輸出的音頻放大信號進行比較輸出PWM。2.根據(jù)權利要求1所述的1000W數(shù)字功放，其特征在于還包括輸出電流檢測電路，輸出電壓檢測電路，防雷電路，其中輸出電流檢測電路的輸入連接過流保護電路的輸出，輸出電壓檢測電路以及防雷電路的輸入均連接濾波電路的輸出。3.根據(jù)權利要求1所述的1000W數(shù)字功放，其特征在于所述三角波中點電壓電路由電阻R38、R46，電容C19，電解電容C21，運放U3B組成，其中電容C19、電解電容C21并聯(lián)后再與電阻R46并聯(lián)，最后與電阻R38串聯(lián)在電源之間，電阻R38與電阻R46進行分壓得到中點電壓，經(jīng)電容C19與電解電容C21進行濾波送入運放U3B的輸入端。4.根據(jù)權利要求1所述的1000W數(shù)字功放，其特征在于所述三角波發(fā)生電路由電阻R25、R35、R37、R39?R41，電容C10,穩(wěn)壓二極管D6、D10，運放U3C、U3D組成，其中電阻R37并聯(lián)在運放U3C的輸出端和同相輸入端之間，電阻R39并聯(lián)在運放U3D的輸出端和運放U3C的同相輸入端之間，電容ClO并聯(lián)在運放U3D的輸出端和反相輸入端之間，運放U3C的輸出端經(jīng)電阻R40、R25連接運放U3D的反相輸入端，穩(wěn)壓二極管D6、DlO正端相連，負端分別連接電阻R40、R25的節(jié)點和運放U3C的反相輸入端。5.根據(jù)權利要求1所述的1000W數(shù)字功放，其特征在于所述比較器PWM電路由電阻R15、R17、R23、R47，比較器U6A、U6B組成，比較器U6A的輸出經(jīng)電阻R15輸出，經(jīng)電阻R17連接+5V電源，同理，比較器U6B的輸出經(jīng)電阻R23輸出，經(jīng)電阻R47連接+5V電源。
【文檔編號】H03F3-45GK204272040SQ201420683873
【發(fā)明者】顧懷明, 岳峰, 馬廣存 [申請人]河北高達電子科技有限公司