基于SG3525A的D类数字功放设计

D类数字功放电路结构2010-12-30 22:33:02| 分类：默认分类 | 标签：电路调制脉冲信号框图|字号订阅D类功放电路结构框图如图1所示。

由PWM调制器、半桥开关器件的MOSFET、LC低通滤波器和扬声器负载等组成。

由图1中可见，输出端的PWM 信号，再经R1、CR构成的积分器反馈后与基准信号进行比较，基准信号为输入音频信号的取样信号，其频率下限应是最高音频信号频率的两倍以上，上限为500kHZ。

输出端LC组成的低通滤波器滤除输出信号中的调制脉冲信号成分。

D类功放的基本电路结构电路设计时，如果取样频率选择不当，会导致输出波形的变化，动态范围变窄，工作中当电感L出现磁饱和时，信号失真度将会骤然增大。

1.补偿型PWM调制方式此调制方式为PWM常见的类型。

为了充分抑制PWM方式输出信号中的纹波，当取样频率较高，要求低通滤波器有足够的带外衰减量，其中的一种电路如图2所示。

该电路在PWM调制器中设置反馈环路，有效地抑制了输出信号中的脉冲成分。

输出端采用小型变换器作为检测器件，检测出的输出脉冲信号与音频输入信号进行比较后的误差信号对电压控制器起反馈调节作用，大大减少了残留的0脉冲成分。

图2中的延时电路D对输入——输出信号间的延迟进行补偿；延时电路T对PWM调制和开关器件的延时进行补偿。

图２反馈环路式PWM调制方式电路框图2.Δ∑调制方式Δ∑调制是1bit调制的经典方式。

这种方式的优点在于取样频率非常高，量化脉冲分散在很宽的频带中，信号频带内的脉冲密度低。

两级Δ∑量化脉冲发生电路框图如图3所示。

图３PWMΔ∑调制方式电路框图量化脉冲发生器的组合可以降低噪声。

该电路使频带内的残余脉冲分布在很宽的频带里，在使用滤波器后，抑制噪声能力大为提高。

为了得到更好的动态特性，增加量化次数是行之有效的方法。

图4(a)是4次量化脉冲发生器LSI 芯片的内部电路框图及应用电路。

它的输出失真特性曲线如图4(b)所示。

这种实用芯片对D类功放的开发和普及大有帮助。

本科毕业论文（设计）题目高效率D类音频功率放大器的设计作者学院信息科学与工程学院专业电子信息工程学号指导教师二〇年五月十日诚信声明本人声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立开展工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或创作过的作品成果。

对本文工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本科毕业论文（设计）作者签名：二○年五月十日摘要随着信息化时代的到来，以功放电路为设计核心的电子产品渐渐地走进人们的生活，耳机、音响等音频功放类电子产品被现代人所迅速的接纳和青睐，随之音频功率放大器得到了快速的发展。

本设计为高效率D类音频功率放大器。

设计主要包括四个部分：前置增益放大电路、三角波产生电路、信号转换电路和显示电路。

在输出信号无失真的情况下测量，3db通频带为300∽3400Hz，最大不失真功率达到150mW，在此情况下测量的功率放大器效率明显大于60%。

设计中采用了高效率的D类功放为设计核心，以D类功放最新成果为设计思想，并配置5V便携式电源供电，完全符合产品市场化与用户需求。

关键词：通频带；最大不失真功率；D类功率放大器；效率ABSTRACTWith the advent of the information age to the core of the amplifier circuit design of electronic products gradually into people's lives, headphones, audio and other audio amplifier electronics are modern and favor the rapid acceptance, along with an audio amplifier to get rapid development.The system is designed is a high efficient Class-D Audio Power Amplifer.Design includes for parts: pre-gain amplifier circuit ,the triangular wave generating circuit,signal conversion circuit and display circuit.In the case of the output signal without distortion measure,3db passband of 300~3400Hz,the maximum distortion power of 150mW,the effciency measured in this case significantly greater than 60%.Design uses a high-efficiency Class D amplifier design core to the latest results for the Class D amplifier design ideas and configure 5V portable power supply products in full compliance with the market and customer needs.Keywords:Passband; Class D power amplifier; Maximum power without distortion; Efficiency目录诚信声明 ....................................................................................................................................... 摘要 . (I)ABSTRACT (II)第一章前言 (III)1.1 设计背景 01.2音频功放的概述 01.3 音频功放的分类 (2)第二章方案论证与比较 (4)2.1高效率功率放大器 (4)2.1.1 功率放大器的选择 (4)2.1.2功放核心实现电路的选择 (4)2.2信号变换电路 (6)2.3功率测量电路 (6)第三章各模块电路原理分析与计算 (8)3.1调制电路 (8)3.2高速开关桥式电路 (8)3.3三角波产生电路 (9)3.4驱动电路 (10)3.5低通滤波器模块电路 (11)3.6信号变换模块电路 (11)3.7整体电路性能仿真 (12)第四章系统仿真测试及数据分析 (14)4.1测试仪器 (14)4.2测试结果 (14)4.3结果分析 (15)4.4改进措施 (16)第五章电路调试 (17)5.1不通电检查 (17)5.2通电检查 (17)5.3 测试与调整 (16)5.4整机联调 (18)第六章设计总结与心得 (19)6.1设计总结 (19)6.1.1原理图设计总结 (19)6.1.2电路安装过程总结 (19)6.1.3单元电路调试总结 (19)6.1.4PCB设计总结 (19)6.1.5 整机调试总结 (19)6.2设计心得 (20)参考文献 (21)致谢 (22)附录A：PCB布线图 (23)附录B：元器件清单 (24)第一章前言1.1 设计背景随着信息化时代的到来，以功放电路为设计核心的电子产品渐渐地走进人们的生活，耳机、音响等音频功放类电子产品被现代人所迅速的接纳和青睐，随之音频功率放大器得到了快速的发展。

基于D类功放的宽范围可调开关电源的设计第一篇：基于D类功放的宽范围可调开关电源的设计基于D类功放的宽范围可调开关电源的设计摘要：结合PWM开关电源的原理对D类功放的工作原理进行了分析，提出了在D类功放基础上构建PWM正负可调开关电源的方法，并在成品D类功放器件基础上，成功地实现了经济实用的开关电源。

关键词：D类功放；PWM开关电源；反馈；稳压引言很多电子设备的开发研制过程中，都需要各种各样的实验与测试用通用稳压电源。

这一类电源要求有较宽的调节范围、一定的输出功率以及完善的保护功能。

以往的实验与测试用电源，为了实现输出的宽范围调节，大多使用基于模拟串、并联电路的稳压方式，其效率低下已是人们的共识。

PWM脉宽调制开关电源的出现，大大提高了电源的效率，可是，现在的PWM开关电源的运用，大多局限在成品电器设备的固定电压的输出模式，其电压可调范围十分有限，而开关电源在通用电源的宽范围可调应用上并不普遍，特别是在对称的正负范围输出的可调应用上，即使有这样的产品其价格也相对较高。

作者结合PWM开关电源的原理对D类功放的工作原理进行了分析，认为利用D类功放可以在较为经济的条件下，方便地实现宽范围可调的PWM开关电源。

1 D类功率放大器的工作原理如图1所示，D类音频功率放大器由两部分构成。

第一部分是输入比较和PWM信号形成电路，该电路中的三角波发生器产生固定频率和幅度的三角波信号作为脉宽调制的比较标准，通过比较器和输入的音频信号进行比较后输出PWM信号，该信号的脉宽是随着音频信号幅度的变化而成正比例地变化。

放大器中的三角波、音频正弦信号产生的PWM波形及关系如图2所示。

第二部分是H桥脉宽功率放大电路和输出大功率滤波电路，如图3所示。

第一部分电路得到的PWM信号经过整形放大，驱动H桥中与高压大功率电源相连的的4只大功率CMOS开关管轮流导通，控制末级电源向负载提供的电流，从而获得大功率的PWM信号，该信号再经过负载前的LC滤波器，利用电感电容的充放电效应在负载上获得大功率的音频信号。

D类功放电路设计小结设计原理：D类功放电路的设计原理基于PWM（脉冲宽度调制）技术。

其基本原理是将音频信号进行高频脉冲调制，然后通过开关管迅速切换，实现功率放大。

由于开关管处于两种状态（导通和关断）的时间比例决定了输出功率，故称为“D”类功放。

主要部件：信号源：可以是音频输入信号，也可以是数字信号。

音频输入信号需要经过电压放大电路进行预处理，而数字信号可以直接通过数字调制器提供。

PWM调制电路：将输入的音频信号进行高频脉冲调制，生成并控制开关管的导通和关断。

功率开关：根据PWM调制的结果，控制开关管的导通和关断状态。

开关管一般使用MOSFET或IGBT作为功率开关，具有低导通电阻和高开关速度的特点。

输出滤波电路：将开关管输出的脉冲信号进行滤波，恢复为平滑的模拟音频信号。

输出滤波电路主要由电感和滤波电容构成。

保护电路：用于对功放电路进行过流、过温、过压等保护，保证电路和设备的安全可靠运行。

关键技术：PWM调制技术：合理选择PWM调制频率和调制深度，可以提高功放电路的保真度和效率。

频率选择应考虑开关管的开关速度和滤波电路的截止频率，调制深度的选择应在保证低失真度的前提下尽可能提高效率。

功率开关选择：功率开关的选择应根据输出功率和负载特性进行匹配，要考虑到导通电阻、开关速度、最大耗散功率等因素，并确保可靠性和寿命。

输出滤波设计：输出滤波电路的设计应根据输出功率和频率响应要求来确定电感和滤波电容的数值。

合理的设计可以降低输出失真度。

保护电路设计：保护电路应包括过流保护、过温保护和过压保护等功能，以保护功放电路和负载设备的安全。

保护电路设计应考虑速度快、可靠性高。

总结：D类功放电路的设计涵盖了信号源、PWM调制电路、功率开关、输出滤波电路和保护电路等方面，其中关键技术包括PWM调制技术、功率开关选择、输出滤波设计和保护电路设计。

合理选择和设计这些部件和技术，可以实现高效率的功率放大和优质音质输出。

在实际设计中，还需考虑功放电路的功率和频率响应等具体需求，并进行仿真和实验验证，以进一步优化设计。

基于SG3525的开关电源设计[精选合集]第一篇：基于SG3525的开关电源设计引言随着电子技术的高速发展，电子设备的种类与日俱增。

任何电子设备都离不开可靠的供电电源，对电源供电质量的要求也越来越高，而开关电源在效率、重量、体积等方面相对于传统的晶体管线性电源具有显着优势。

正是由于开关电源的这些特点，它在新兴的电子设备中得到广泛应用，已逐渐取代了连续控制式的线性电源。

图1 功率主电路原理图功率主电路本电源模块采用半桥式功率逆变电路。

如图1 所示，三相交流电经EM I 滤波器滤波，大大减少了交流电源输入的电磁干扰，同时防止开关电源产生的谐波串扰到输入电源端。

再经过桥式整流电路、滤波电路变成直流电压加在P、N 两点间。

P、N 之间接入一个小容量、高耐压的无感电容，起到高频滤波的作用。

半桥式功率变换电路与全桥式功率变换电路类似，只是其中两个功率开关器件改由两个容量相等的电容C1 和C2代替。

在实际应用中为了提高电容的容量以及耐压程度，C1 和C2 往往采用由多个等值电容并联组成的电容组。

C1、C2 的容量选值应尽可能大，以减小输出电压的纹波系数和低频振荡。

由于对体积和重量的限制，C1和C2 的值不可能无限大，为使输出电压的纹波达到规定的要求，该电容值有一个计算公式 , 即：式中，IL 为输出负载电流，V L 为输出负载电压，V M 为输入交流电压幅值，f 为输入交流电频率，VU为输出的纹波电压值。

这是一个理论上的计算公式，得到的满足要求的电容计算值比较大，实际取的电容应尽量大一些，由于输出端电压较小，也可以在二次整流滤波时加大电容，这样折算到该公式的电容值也不小。

C1 和C2 在这里实现了静态时分压，使V A= V in/2。

当VT1导通、VT2截止时，输入电流方向为图中虚线方向，向C2 充电，同时C1通过V T1 放电；当V T 2 导通、V T 1 截止时，输入电流方向为图中实线方向，向C1 充电，同时C2 通过V T 2 放电。

摘要开关电源就是利用现代电力电子技术，控制开关管开通与关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。

开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC以及MOSFET构成。

随着电力电子技术的发展和创新，开关电源技术也在不断地更新。

目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。

本次设计的开关电源为最基本的DC-DC斩波电路，运用SG3525为控制芯片，Buck电路为主电路，输入30V-36V直流电压，输出10伏直流电压，输出电流为0.5安培。

此类开关电源简易，方便，廉价。

在路灯系统，地铁灯，工矿灯等方面有较为广泛的应用。

关键词：SG3525；DC-DC；降压斩波；开关电源。

AbstractThe switching power supply is a kind of power to use modern electronics, control switch and turn off time ratio maintaining a stable output voltage of the power supply. Generally, switching power supply is made of the pulse width modulation (PWM) control IC and MOSFET. With the development of the power electronics technology and innovation, the switching power supply technology are constantly update more quickly. The switching power supply, in a small, lightweight and high efficiency characteristics, are widely used in almost all electronic devices, which is an indispensable power mode in the rapid development of electronic information industry,.The design of the switching power supply is a kind of the basic DC-DC converter circuit, which using SG3525 as the control chip. The main circuit is Buck circuit, with input 30V-36V DC voltage , output 10V DC and output current is 0.5 amps. Such switching power supply is simple, convenient and inexpensive, which widely used in street lighting system, subway lights, mining lamps and so on.Keywords: SG3525; DC-DC; buck chopper; Switching Power Supply.目录中文摘要.......................................... (Ⅰ)英文摘要.......................................... (Ⅱ)1绪论................................ 错误!未定义书签。

D类功率放大器设计报告目录摘要关键字1.设计分析2.系统方案2.1前置放大电路的论证与选择2.2三角波产生电路的论证与选择2.3调制电路的设计2.4整形、延时、驱动及功放输出电路设计2.5低通滤波器设计3.测试方案与测试结果3.1电路测试3.2测试结果与改进方案4.测试结果4.1测试结果4.2结果数据分析附录1：参考文献附录2：电路图摘要本文主要论述了D类功率放大器的系统设计方案、理论分析与计算和系统硬软件设计等，D类功率放大器由+5V电源供电，整个系统主要由前置放大电路、三角波产生电路、PWM调制电路、功率放大电路、低通滤波电路组成。

通过该系统的各个部分的功能实现了对音频信号的放大作用。

关键词D类功率放大器、PWM脉宽调制、功率放大、四阶巴特沃斯滤波器、H 桥功率放大器电路D类功率放大器1.设计分析音频功率放大器的目的，是以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的输入音频信号。

衡量音频放大器优劣的主要性能，一是它的频率特性指标，包括频率响应、谐波失真度和互调失真度；二是它的时间特性指标，包括瞬态响应、瞬态互调失真和阻尼系数；三是信号噪声比、最大输出动态范围、最大功率和效率；尤其第三个方面的性能指标主要由功率放大器实现。

传统的低频功率放大器主要有：A类(甲类)、B类(乙类) 及AB (甲乙类)。

A类放大器的晶体管总是处于导通状态，即在一个输入信号周期内，功率器件都是导通的，也就是说没有信号输入时，晶体管也有输出功率，因此晶体管功耗非常大。

因为通常有很大的直流偏置电流流过晶体管，而没有提供给负载，尽管其效率很低(约20%)，但精度非常高。

它的优点是输出信号的失真比较小，缺点是输出信号的动态范围小、效率低，理想情况下其效率为25 %。

B类放大器采用两只晶体管推拉工作，每只晶体管工作半个周期：一只晶体管工作于输入信号的正半周，另一只晶体管则工作于输入信号的负半周，因此在理论上两只晶体管不会在同一时间内导通。

基于SG3525的开关电源设计第一篇：基于SG3525的开关电源设计基于SG3525的开关电源设计摘要介绍了SG3525芯片的内部结构，分析了其特性和工作原理，设计了一款基于SG3525可调占空比的推挽式DC／DC开关电源，给出了系统的电路设计方法以及主要单元电路的参数计算，并对该电源进行了性能测试。

实验表明，该电源具有效率高、输出电压稳定等优点。

关键词 SG3525；高频变压器；PWM；开关电源随着电能变换技术的发展，功率MOSFET被广泛应用于开关变换器中。

为此，美国硅通用半导体公司(Silieon General)推出了SG3525，以用于驱动n沟道功率MOSFET。

SG3525是电流控制型PWN控制器，可在其脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比，使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。

由于结构上有电压环和电流环双环系统，因此，开关电源无论是电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器。

介绍了由SG3525芯片为控制核心的500 W高频开关电源模块，该电源模块可应用于车载逆变电源的前级升压。

SG3525的结构特性SG3525脉宽调制控制器，不仅具有可调整的死区时间控制功能，而且还具有可编式软起动，脉冲控制封锁保护等功能。

通过调节SG3525第5脚上CT的电容和第6脚RT上的电阻就可以改变输出控制信号PWM的频率，调节第9脚COMP的电压可以改变输出脉宽，这些功能可以改善开关电源的动态性能和简化控制电路的设计。

1．1 SG3525内部结构SG3525的内部结构如图1所示，由基准电压调整器、振荡器、误差放大器、比较器、锁存器、欠压锁定电路、闭锁控制电路、软起动电路和输出电路构成。

1．2 欠压锁定功能基准电压调整器的输入电压为15脚的输入电压VC，当VC低于8 V时，基准电压调整器的输出精度值就得不到保证，由于设置了欠压锁定电路，当出现欠压时，欠压锁定器输出一个高电平信号，再经过或非门输出转化为一个低电平信号输出到T1和T5的基极，晶体管T1和T5关断，SG3525的13脚输出为VC，11脚和14脚无脉冲输出，功率驱动电路输出至功率场效应管的控制脉冲消失，变换器无电压输出，从而实现欠压锁定保护的目的。