《带pfc的三分频数字功放设计与制作》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带pfc的三分频数字功放设计与制作（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西安航空学院毕业设计说明书毕业设计说明书设计题目：带 PFC 的三分频数字功放设计与制作（共 36页）年月日系别：电气工程系专业：应用电子技术班级：电子 1344 班姓名：王*带带 PFCPFC 的三分频数字功放设计与制作的三分频数字功放设计与制作摘 要当今社会，能有一款好的音响设备是许多人的愿望。按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称 A类） 、乙类功放（又称 B 类） 、甲乙类功放（又称 AB 类）和丁类功放（又称 D 类） 。其中 D 类功放效率最高。一般的功放电源采用工频变压器， 相对于开关电源来讲， 体积大，效率低，能工作的电压范围小，没有功率因数校正功能。但是 EMI
2、 以及输出文波方面大大优于开关电源，由于我们采用D 类开关类功放，所以对电源要求相对可以低一点。普通的音响功放对于音源输入基本不做任何处理，输出声音又各个频率段的，想要清晰的听到每一个频段的声音是比较困难的。 也有在功放输出级采用 LC 滤波分频的，但是这类功放效率低，体积大，效果切不好，所以如果前级采用电子分频，把每一个频率段分开， 在分别放大，那就极容易控制每一个频率段的音量大小。对于电路板的设计需要一定程度的理论设计经验， 当然可以参考别人的设计经验。最关键的是实际电路的制作调试，因为有还几部分的构成， 这个需要一定的实际操作基础。关键词：数字功放pfc电子分频目录目录第 1 章 功放的
3、分类与选取 5. .51.1功放的分类.51.2功放的实际选取.6第 2 章整机电路与设计.72.1整机电路框图.72.2 局部电路讲解.8第 3 章 电源部分设计.93.1 输入与 pfc 电源设计.93.2 dc-dc 部分电源设计.20第 4 章 分频部分设计.234.1功放分频的种类和选取.234.2电子分频的具体设计.24第 5 章 功放部分的实现.285.1功放 ic 的管脚介绍.285.2功放电路的设计.29第 6 章 整机制作与调试.336.1 整机的 pcb 设计.336.2整机调试.34第 7 章心得体会.36绪论绪论电子制作能有效的把所学的理论知识得以应用，在实际中发现问
4、题，解决问题，能极大的提高自己的动手能力，积累经验。这款功放是结合了开关电源技术和数字功放的应用，相比传统的功放，具有体积小，发热量低，适应电压范围广的特点。电源部分采用 PFC 加反激式电源的结构，前级的 pfc 是为了后级电源提供一个比较稳定的直流电压，并具有功率因数校正功能，使得电源利用率达到最大化。同时因为 pfc 的结构，使得开关电源的电磁干扰大为减小。后级电源是为三个功放提供直流电压，如果采用一个电源给3 个功放供电，电源功率将会比较大，不易制作。而且三个功放同时供电可能会导致瞬间电压下降太大，导致功率不够的结果。还有如果一个功放出现问题可能导致其与功放不得工作， 所以我们采用十三
5、个独立的反激电源单独为功放供电。数字功放因具有极高的效率是其他类型的功放无法比拟的。传统的分频采用 lc 滤波， 分频效果不好， 而且体积以及成本巨大。电子分频可以实现比较精确的频率分割，效果好，体积小，成本也不是很高。我相信这会是一款不错的功放。第第 1 1 章章 功放的分类与选取功放的分类与选取1.1功放的分类按功放中功放管的导电方式不同， 可以分为甲类功放 （又称 A 类）、乙类功放（又称 B 类） 、甲乙类功放（又称 AB 类）和丁类功放（又称D 类） 。甲类功放是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周） ， 放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止 （即停止输出）的一类放大器。
6、甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。甲乙类功放界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。 甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。丁类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具有效率高，体积小的优点。许多
7、功率高达1000W 的丁类放大器，体积只不过像 VHS 录像带那么大。这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器，但在有源超低音音箱中有较多的应用。1.2功放的实际选取通过以上的比较，我们采用 D 类功放.现如今 D 类功放以其高效率已经风靡天下。在众多的 Class-D 功放芯片中， 尤其以 Tripath 公司生产的 D 类功放芯片 TA2024、 TA2020和 TA2022受到网友和业内的一致热捧，甚至有人将其称为 T 类功放。取自 Tripath 公司的首字母“T“。三款芯片是同一系列的芯片，电气参数都差不多，只是输出功率有稍许不同。考虑到输出功率和电源系统的复杂度等诸多因素，我决定采用功
8、放 ic 采用 TA2020。TA2020这款集成音频功放芯片在网上已经有很详细的资料，在此笔者就不再赘述，只稍微介绍一下其特性：TA2020工作在单电源8.514.6V。典型值是12V。4负载输出功率为10W是其 THD+N 仅为0.03%；32脚 SSIP 封装。第二章第二章整机电路与设计整机电路与设计2.1整机电路框图交流输入与滤波PFC部分电源 1电源 2电源 3音源输入与电子分频三 个 独 立 功 放 放 大 与 输 出高中低音喇叭2.2局部电路讲解第一部分是交流输入与滤波第一部分是交流输入与滤波因为后级电源所需要是直流电，所以全桥整流是必须的。电源采用开关电源必定会产生电磁干扰，
9、电磁干扰分为两种传播途径，第一是通过电源输入线，处理办法一般是曾加lc 滤波。第二种是通过空间辐射，最有效的办法是，通过合理 dpcb 布局和电源加金属壳进行接地，通过这样的方式能有效降低干扰。输入部分还包括，防雷击，处理办法是在输入线时间并上一个压敏电阻。最后一个是十分受用的软启动电路，如果没有软启动电路，因为后面的大电容将会导致很大的冲击电流，解决办法是在输入线上串一个 4欧姆 4w 的电阻，在电阻并上续电器。差电时续电器断开，带后级电源工作续电器闭合。第二部分是第二部分是 pfcpfcpfcpfc 电路电路Pfc 分为降压型和升压型，我没做过降压型的，所以采用的是升压型 pfc，他的实质
10、是一个 boost，通过合理的控制方式实现了功率因数的校正功能，后面章节会有纤细的设计。第三部分是直流变换电源部分第三部分是直流变换电源部分功放 ic 所以的电压为 8-14.6v反激式电源是首选，结构简单，易于调试成功。结合 ic，输出为 14v 4a 是比较合适的。具体设计后面章节有具体讲解第四部分是功放第四部分是功放 icicicic 部分部分因为采用前级电子分频，所以得到三个频段的音频信号，所以核子能用三个功放进行单独放大，这部分比较简单，基本按着ic 的参考资料，只要设计焊接没错误基本都是一次成功。第五部分是电子分频部分第五部分是电子分频部分这部分是十分关键的一个部分，电路的好坏直接
11、关系到声音的音质。输入音量可能比较小，所以前级必须得加预放大。放大之后是分频，为了保证后级的 ic 不影响分频电路，所以我在分频的输出级加了电压跟随器，具体的分频设计在后面有详细讲解，这里不做过多介绍。第六部分是喇叭第六部分是喇叭这部分没有什么要求，有的是喇叭阻抗功率得和实际匹配，选着一个 4 欧姆 15w 的喇叭是基本能满足需要的。值得注意的是高音喇叭因在输出级串一个 2uf 的电容， 为了保护低频信号不串入高音喇叭以导致喇叭报废。第三章第三章 电源部分设计电源部分设计3.1输入与 pfc 电源设计何为 pfc：PFC 的英文全称为“Power Factor Correction” ，意思是
12、“功率因数校正” ，功率因数指的是有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量（视在功率）的比值。 基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。Pfc 分为两类一种是一种是被动式被动式 PFCPFC被动式 PFC 一般分“电感补偿式”和“填谷电路式(Valley FillCircuit)”“电感补偿式”是使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数， “电感补偿式”包括静音式和非静音式。 “电感补偿式”的功率因数只能达到0.70.8，它一般在高压滤波电容附近。“填谷电路式”属于一种新型无源功率因数校正电路，其特点是利用整
13、流桥后面的填谷电路来大幅度增加整流管的导通角， 通过填平谷点，使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波的波形，将功率因数提高到0.9左右，显著降低总谐波失真。与传统的电感式无源功率因数校正电路相比，其优点是电路简单，功率因数补偿效果显著，并且在输入电路中不需要使用体积大重量沉的大电感器。另一种是另一种是主动式主动式 PFCPFC而主动式 PFC 则由电感电容及电子元器件组成，体积小、通过专用 IC 去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。主动式PFC 可以达到较高的功率因数通常可达98%以上，但成本也相对较高。此外，主动式 PFC 还可用作辅助电源，因此在使用主动式 PFC电路中，往往不需
14、要待机变压器，而且主动式 PFC 输出直流电压的纹波很小，这种电源不必采用很大容量的滤波电容。但是前一种 pfc 一般用于小功率的电源中，主要是受到效率的影响，所以本音响采用的是第二种主动式 pfc。PfcPfc 电路的具体设计电路的具体设计PfcPfcicic 选取：选取：现在主动式的 pfc的 ic 很多传统功率因数校正电路技术复杂、设计步骤繁琐、所需元器件多、体积大而且成本高，例如使用经典的UC3854芯片开发的 PFC 电路。因此，设计时其往往要在性能和成本之间进行折衷。IR 公司针对上述情况推出了专用于 ACDC 功率因数校正电路的 IR1150系列产品。它采用了 IR 公司的专利单周期控制1(0ne-cycle control，OCC)技术，不仅简便可靠，而且外围所需元器件少。IR1150是 IR 公司推出的新一代 PFC 控制芯片，该芯片不再需要输入电压采样以及复杂的模拟乘法器电路。由于采用紧凑的SO 一8封装，有助于将 PFC 控制板面积缩减，在
