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基于BCD工艺的D类音频功率放大器设计

徐义强  
【摘要】: 近年来,随着便携式多媒体产品逐渐普及,产品体积也越来越往轻薄方向发展。因此在音频功率放大器选择上,非线性的D类音频功率放大器是最合适的方案,它具有效率高、发热少、功耗低、电池使用寿命长等优点。本文在研究了当前国内外主流D类音频功率放大器系统设计和实现技术的基础上,设计了一款6W双通道无滤波立体声D类音频功率放大器。在设计过程中,对传统PWM调制方式进行改进。改进的调制方式消除了传统调制方式效率低的缺点,也实现了D类功率放大器的无滤波设计。无滤波设计精简了外接元件,大大缩小系统体积,可以将系统成本降低约40%。 在电路设计中,首先介绍了D类音频功率放大器系统组成和工作原理。然后分别设计了D类音频功率放大器中主要电路模块。采用全差分输入运放、全差分积分器,降低了对共模电平的要求,省掉了外接BYPASS电容和输入耦合电容。对PWM模块,改进调制方式,提高输出效率,设计了比较器电路、电平位移电路、过温保护电路等。 最后完成整体电路功能仿真、典型电学特性仿真分析,协助进行了版图设计以及流片。测试结果显示,在8Ω负载,供电电压12V条件下输出功率PO为6W/CH,输出效率达92%,电源电压范围8.5V~18V,PSRR为-70dB(20~1kHz),CMRR为-50dB(20~1kHz),THD+N为0.1%(1W、1kHz、RL=8Ω)。


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