0451-88102248
13836024381
15204677158
 

站内搜索


关键词:


类  型:


汇款账号

当前位置: 主页 > 行业新闻 > 直流调速器|如何利用集成功放构成BTL电路

直流调速器|如何利用集成功放构成BTL电路

作者:志成时间:2011-09-10 23:12来源:哈尔滨汇丰电子 浏览: LOGING....

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,V1,V4导通,V2,V3截止,负载电流由VCC经V1,RL,V4流到虚地端。如图1中的实线所示。
在输入信号Ui负半周时,V1,V4载止,V2,V3导通,负载电流由VCC
经V2,RL,V3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:UOMVCC
最大输出功率为:


(2)同OTL电路相比,同样是单电源供电,在VCC,RL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①利用2个相同的BTL电路构成双BTL电路。
方法②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。

发表评论
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。
评价:
表情:
用户名: 验证码:点击我更换图片

友情链接 所有链接 | 申请加入