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1、BTL 功放电路 集成功率放大器由于不仅具有体积小、重量轻、成本低、外围元件少、安装调试简单、使用方便的优点；而且在性能上也优于分立元件，例如温度稳定性好，功耗小、失真小，特别是集成功率放大器内部还设置有过热、过电流、过电压等自动保护功能的电路对电路自行进行保护。由于集成功率放大器具有分立元件不具有的很多优点，近年来集成功率放大器件发展很快，使用相当广泛。产品有单通道和双通道、单功放、双功放及多功放等器件。集成功放在实际应用中通常接成 OCL 电路，或 OTL 电路，接成 BTL（Balanced Transformer Less）电路却很少，而 BTL 电路的优点是电源利用率比前面两种电路高
2、 4 倍。本文从 BTL 电路的结构、原理出发，分析 BTL 电路输入、输出信号特点，最后介绍如何用集成功率放大器件构成 BTL 电路。 1BTL 电路 1.1BTL 电路的组成及工作原理大家知道 OCL 和 OTL 两种功放电路的效率很高，但是他们的缺点就是电源的利用率都不高，其主要原因是在输入正弦信号时，在每半个信号周期中，电路只有一个晶体管和一个电源在工作。为了提高电源的利用率，也就是在较低电源电压的作用下，使负载获得较大的输出功率，一般采用平衡式无输出变压器电路，又称为 BTL 电路。电路如图 1 所示。 在输入信号 Ui 正半周时，V 1，V 4 导通，V 2，V 3 截止，负载电流
3、由 VCC 经 V1，R L，V 4 流到虚地端。如图 1 中的实线所示。在输入信号 Ui 负半周时，V 1，V 4 载止，V 2，V 3 导通，负载电流由 VCC 经 V2，R L，V 3 流到虚地端。如图 1 中虚线所示。可见：（1）该电路仍然为乙类推挽放大电路，利用对称互补的 2个电路完成对输入信号的放大；其输出电压的幅值为：UOM VCC最大输出功率为：（2）同 OTL 电路相比，同样是单电源供电，在 VCC，R L相同条件下，BTL 电路输出功率为 OTL 电路输出功率的 4 倍，即 BTL 电路电源利用率高；（3）BTL 电路的效率在理想情况下，仍近似为 78.5%。 1.2 集成
4、功率放大电路构成 BTL 电路的条件在实际工作中经常用到集成功率放大电路，两块对称集成功率放大电路也可构成 BTL 电路。用集成电路怎样才能构成BTL 电路。上面已经介绍了分立元件的 BTL 电路，首先我们来分析分立元件 BTL 电路特点：（1）由电路结构中可见，BTL 电路由 2 个互补对称电路构成，A1，A2 电路的元件参完全相同；（2）2 个互补放大器输入端电压极性相反，其值大小相等，即为差模信号。（3）2 个互补集成放大电路输出端电压的极性相反，值大小相等，即负载 RL 两端电压大小相等，极性相反。根据以上特点，可采用 2 种型号、参数完全相同的集成功率放大电路，且使 2 个放大输入信
5、号极性相反，同时使负载两端（输出端）的电压极性相反，便可构成 BTL 电路，在实际中通常这种方法，容易使电路参数完全对称，一般采用双功率放大电路构成。其原理框图如图 2 所示，要求 A1，A2输入信号大小相等，放大电路输入、输出回路完全相同，只有这样才能保证负载 RL 两端电压大小相等；另一方面要求A1，A2 都不具有（或都有）倒相作用，保证负载两端电压极性相反。另一种方法就是将双端输入改为单端输入，输入、输出信号满足上述要求即可。 2 集成功放构成 BTL 的方法根据以上特点集成功率放大电路在 BTL 电路中可采用以下方法。(1)电流驱动法如图 3 所示，该电路将输入电压转换为输出电流，输出
6、电流表达式为：由此可见：输出电流 IO 和输入电压 VIN 成正比（电流驱动法） ，而与负载的大小及性质无关。电流驱动方式可降低由于电动机有较大电感而引起的移相问题，因此在伺服系统中得到了广泛地应用，他有助于稳定伺服环。利用参数相同的上述两个电路 A 和 B，使两电路的电流大小相等，方向相反的流过负载，构成电流驱动方式的 BTL 电路，他具有恒流源特点。负载获得的电流和功率分别为电流驱动方式的 2 倍和 4倍，从而提高了输出功率。图 3 应用在集成电路的功耗满足输出功率的条件下。 (2)并联接法图 4（a）为将 2 个集成功放电路采用射极跟随器接法，输出端接相等的电阻 R4 和 R5 后并联在
7、一起，这样可以输出功率增加 1 倍，但由于 2 个射极输出器的并联，降低了 A1 的负载电阻值，为了弥补他引起的输出电压的下降，降低输出功率，A1 可采用高压运算放大器来完成。而图 4（b）则省去了一个运算放大器。他利用 A1 电压串联负反馈实现稳定的输出电压，A2 则同时提供，另一部分电流来增加输出功率。该电路的特点是在增加功率的同时，输出电阻几乎不改变，而且输出电阻高，这种方法使用比较方便。在使用时要注意：图 4（a）中 A2，A3 及图 4（b）中A1，A2 输出电压的极性要相同，应用在输出功率受到集成电路损耗的限制而不满足要求的情况下。若采用 2 个相同的图4 电路，只要输出信号大小相
8、等，相位相反，同样可构成BTL 电路。其输出电流和功率分别是图 4 电路中的 2 倍和 4倍。 (3)电压输出法利用功放电路 A1，A2 分别构成电压放大电路，使 RL 两端的电压极性大小相等，相位相反，在构成电路时，尽量使电路对称，同时选用参数相同的功放电路，以减小失真。以选用双功放电路最好。(4)双桥电路接法桥电路有半桥、单桥（又称全桥） 、双桥之分，而半桥功率电路即推挽式一般只能应用驱动扬声器和电动机绕组为 T 型连接，当然也可用 2 个半桥电路构成一个全桥电路。他既能驱动扬声器，同时又可驱动电机，前面的 BTL 电路为单桥电路。这里介绍构成双桥电路的方法。方法利用 2 个相同的 BTL
9、 电路构成双 BTL 电路。方法采用 4 个相同的半桥功放电路或 2 个全桥电路构成双 BTL 电路，输出电流增大 1 倍。 3 注意事项首先要根据系统对功放的要求和实际已有的器件合理的使用方法，由于功放电路末级有较大的损耗，应将散热作为重要问题来考虑，引起足够重视，选用参数对称性好的器件，将双功放电路或双通道运放电路及多功放电路作为首选，对音频放大电路应选用线性好的双通道器件，减小音频失真。考虑性能价格比和功放电路对前级放大电路放大倍数的影响。4 结语由于集成电路技术的发展，目前集成电路使用已几乎有完全取代分立元件可能，但集成电路由于管脚多，给使用中带来不方便，本文从分析了分立元件 BTL 电路的特点，总结电路中输入、输出信号之间的一般规律。最后归纳出集成功放电路构成 BTL 电路常用的几种方法，相信一定会对你在实际工作中，使用集成电路带来极大的方便。在应用设计中，集成电路的散热问题显得更加突出，应给予足够的重视，否则集成电路将会被烧坏
