3 在D類放大器的基礎上進行可調穩(wěn)壓電路的設計

3．1 PWM脈沖基本頻率的設定

由于D類功放的PWM信號頻率基于三角波發(fā)生器的頻率，而且是為音頻信號服務的，所以，三角波和PWM頻率一般都設計得較高，為150～500kHz，這使得開關電源的輸出電壓的紋波小，電源的紋波系數高。因此，這一部分仍然使用原來的三角波發(fā)生器的設計，可以不改動原來的核心電路，特別是在使用成品D類功放電路構造開關電源時可以不改動原電路。

如果不用成品D類功放電路構造開關電源，可以使用LM556等電路來構造三角波發(fā)生器，具體電路及振蕩頻率的計算已有很多資料介紹，不再贅述。

三角波的輸出應有足夠的幅度，一般選±VPP=±（3～5）V，以給比較電路足夠的信號強度。

3．2 電壓調整部分的設計

電壓調整部分的設計就是要改造原來的D類功放的輸入端，即去掉原來的輸入耦合電容，把一個可調穩(wěn)壓電路（如圖5所示）的輸出連接到輸入端，代替原來的音頻信號，使原來的功放輸入信號Vin=（VW＋Vf）可以隨著WR的調節(jié)在正負區(qū)間變化。

圖5 電壓調節(jié)與采樣穩(wěn)壓部分電路設計圖

3．3 穩(wěn)壓部分電路的設計

作為一個開關電源，應具有足夠的電壓穩(wěn)定度，這就要有采樣電路在輸出端進行電壓采樣，并經過反饋電路反相回送到輸入端，通過對輸入直流電壓大小的控制完成電源的PWM脈寬調節(jié)，控制輸出電壓穩(wěn)定在WR調節(jié)設定的電壓值上，電壓采樣與反饋實驗電路設計如圖5所示。

穩(wěn)壓工作原理可分析如下：

在D類功放輸入端送入一個直流電壓，在輸出端得到一個濾波后的直流電壓，輸入端的正負變化將在輸出的正負相端得到對應的正負電壓輸出，從而在采樣電路的Ro上獲得一個電壓降ΔVR，ΔVR經反相放大后再和參考電壓進行疊加，形成輸入端的調節(jié)電壓Vin，送入D類功放的輸入端。例如，當輸出電壓的絕對值增加，則有

│ΔVR│↑—→│Vf│↓—→│Vin│=│VW＋Vf│↓—→PWM正或負相脈寬變窄—→輸出濾波后電壓│Uout│降低—→穩(wěn)壓。反之亦然。

3．4 輸出濾波電路部分的設計與改造

D類功放的輸出通過H橋直連濾波電路，因此，在一定條件下運用時可以省去開關變壓器，降低整個電路的成本。

D類功放的輸出濾波器參數（濾波電感L、濾波電容C）的大小是按照音頻輸出要求選定的，故其輸出截止頻率f較高，一般在20kHz以上。但運用到電源電路上,輸出的是一個直流電壓信號，所以，截止頻率應該很低，故濾波電感L和濾波電容C都取得較大，這可以參照一般的PWM開關電源的參數，比如濾波電容的容量要達到1000μF以上，以盡量地濾除交流信號。這一部分的電路如圖6所示。

圖6 輸出濾波部分電路結構

3．5 基于D類功率放大器的開關電源整體電路設計

根據上述分析與設計構成的，基于D類功率放大器的開關電源整體電路設計如圖7所示，對應的輸入端的可調電壓信號、三角波及PWM波形、輸出PWM電壓波形以及濾波輸出電壓波形的對應關系如圖8所示。

圖7 基于D類功率放大電路開關電源電路圖

(a) 三角波發(fā)生器輸出

(b) Vin>0、Vout>0，PWM波形和負載上的電壓波形

(c) Vin0、Vout0，PWM波形和負載上的電壓波形

圖8 輸入端的可調電壓信號、三角波及PWM波形、輸出PWM電壓波形、

濾波輸出電壓波形的對應關系