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推荐汽车音响开关电源电路

时间:2012-02-05 19:28:22来源:原创 作者:admin 点击:

汽车已开始进入我国家庭,性能优越的大功率汽车音响越来越受到青睐。以往汽车音响用电是直接取用12V铅蓄电池,这样汽车点火产生的脉冲它干扰便直接成为音响噪音的主要来源。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》

12V低电压单电源也使音响输出功率受到限制,功放电路也只能用OTL电路,频响特性较差。随着元器件的发展和技术的进步,开关电源能应用于汽车音响。它能提供电压较高的双电源,并能抑制各种噪音的窜入,功放电路也采用OCL电路,使汽车音响效果真正上了档次,汽车音响应用开关电源符合技术发展的。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》


    图1为汽车音响开关电源电路,该电路主要由两片集成电路TL494 和KIA358、驱动管Q702 和Q703、开关管M704~M709、变压器、输出整流器和滤波器等组成。TL494是一个脉宽调制型开关电源集成控制器,其最大驱动电流为250mA,工作频率为1~300kHz,输出方式可选推挽或单端形式。内部方框图如图2,详细资料参考TL494脉宽调制控制电路。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》

它主要由一个三角波振荡器、两个比较器CMP1和CMP2、两个误差放大器A1和A2、5V基准电压源、触发器及输出驱动器等组成。
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    三角波振荡频率由5、6脚外接Ct、Rt决定,振荡频率fosc=1.2/Rt×Ct,三角波振荡信号分别送到两比较器,即死区时间比较器和PWM比较器,两比较器输出到或门电路。这样,只有当振荡信号电平幅值高于死区时间控制电平和误差输入电平时,或门输出电平才产生翻转。脉冲输出受触发器和13脚输出方式控制,13脚接低电平时内部触发器失去作用。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》

本电路13脚接高电平(由14脚提供基准电压5V),输出两路脉冲分别受触发器Q和Q控制,经两或非门和推动管推挽输出,最大输出脉冲占空比为48%,频率为三角波振荡频率的一半。死区时间由4脚电压来设定,范围为0~3.3V 。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》

误差放大器A1输出电压取样误差放大,结果通过PWM比较器控制脉宽使输出电压稳定。误差放大器A2保护控制用,15脚接参考电压5V(由14脚提供),16脚为控制输入。在开机保护、过温或过流保护时,16脚为高电平,,误差放大器A2输出高电平,该电平高于振荡器三角波电平幅值,而使驱动器没有驱动脉冲输出,负载安全停电。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》

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    安全保护电路由KIA358电路来完成。出现异常时向TL494的16脚提供高电平。KIA358为双运放电路(如图3)。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》

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    运放A1过流保护用,6脚由TL494的14脚提供5V参考电压。正常下,P/T端为高电平,5脚为低电平,7脚输出低电平,TL494的16脚也为低电平。当运放出现过流或原因而使P/T端检测到低电平时,5脚为高电平,且高于6脚参考电平,7脚便输出高电平,保护动作。运放A2开机保护和过热保护用,同相输入端3脚电压由控制电压12V经两电阻R707和R709分压获得。反相输入端电压由R710和热敏电阻R708分压获得。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》

R708在常温下阻值为100kΩ左右,2脚电平高于3脚电平,1脚便输出低电平。当温度升高到近100℃时,热敏电阻阻值降为低于10kΩ 。2脚电平低于3脚电平,输出翻转,保护动作,红色发光二极管亮。电容C712开机保护用,开机瞬间C712充电,而使2脚电平低于3脚电平,保护动作,红色发光二极管亮。当C712充电完毕,2脚电平高于3脚电平,1脚翻转为低电平,红色发光二极管熄灭,保护撤消,工作正常,只有绿色发光二极管亮。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》

TL494的14脚参考电压由12脚提供,12脚经二极管D712连接汽车电源锁,只有当汽车打开电源锁后,12脚才有工作电压,电源工作才正常。TL494的9脚和10脚输出由Q703和Q702缓冲后推动场效应管工作,再由变压器升压,并经整流和滤波后以稳定的正负电源形式向音响供电。开关管作用的Q702和Q703接法为无直流偏置。当TL494的9脚和10脚输出驱动信号为高电平时,信号分别经二极管D711和D710加到FET栅极,Q703和Q702反偏截止。当驱动信号为低电平时,Q703和Q702导通,蓄积在FET栅极电容中的电荷快速放电,使FET关断。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》


    在元器件选择和电路制作应考虑高频率、大电源、高效率以及汽车音响的特定
    开关功率管选用金属氧化物场效应管,双极晶体管,功率FET 有优点:   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》


1、驱动功率较小,驱动电路简单,能使电路结构紧凑和小型化;
2、截止频率高,并且不加反向偏置;
3、可实行简单并联;
4、不会产生二次击穿;
5、不存在存储时间;
6、不会有热击穿。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》


    蓄电池供电电压只是12V,故主要考虑导通所能承受的电流值,功率较大时开关管应采用多管并联形式。MOSFET在Vgs超过导通门限电压后,漏极电流和栅极电压的比值呈线性增长,漏极电流对栅极电压的变化率即跨导Gfs在漏极电流较大时上是一个常数,从图4跨导Gfs与漏极电流关系图可看出,跨导的上升使MOSFET管的增益正比例提高,即导致漏极电流的增大,而这种又增大了输入电容,,增设推动级使得有足够电流对输入电容充电,减小上升和下降时间,提高MOSFET的开关速度。推动级又有足够低的输出阻抗避免电路正反馈振荡。,MOSFET在高频工作时产生振荡,,在电路板设计时应尽减小与MOSFET管脚连接线的长度,特别是栅极引线的长度。否则须用一个小电阻与MOSFET管脚串接,并使小电阻尽量靠近管子栅极。本电路采用100Ω电阻与栅极串接,另加两组RC回路R728、C707和R727、C708来改变MOSFET管的负载曲线,并吸收多余关断MOSFET的能量,MOSFET管的开关保护电路。
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    变压器的制作,首先根据输出功率确定磁芯横截面积S,它主要决定开关电源的效率。应保证变压器在磁化曲线线性区工作。并确定最大磁通密度Bmax,最佳的起点是Bmax=Bsat /2。然后再根据所需功率选择导线,再由N=V×104 / 4f×Bmax×S确定初级线圈圈数,其中f为工作频率,V为工作电压。并根据次级所需电压确定次级线圈圈数。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》


    不同音响所需电压高低不同,可适当改变初、次级线圈圈数,及取样电阻R717和R718阻值来获取所需合适电压。功率整流器不能采用普通整流二极管,开关电源工作于高频,故整流器应采用高效快速恢复二极管、超快速恢复二极管或肖特基势垒整流二极管等。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》


    输出滤波电容要求其ESRmax值越小越好,ESRmax值大小对输出波纹电压有直接影响。ESRmax= △Iout/△Vout,其中Iout=0.25Ii (Ii为设计输出电流)。△Vout为允许输出波纹电压的峰-峰值。最小输出电容可由Cout=△Iout /8f△Vout得出(其中f为工作频率)。用容量应远大于Cout,滤波电容容量直接影响功放低频的瞬态特性。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》


    汽车音响开关电源把单12V电压进行升压,输出正负电源,其工作环境为低电压、大电流和高频率。制作过程主要考虑大电流、高频率这两问题。印刷板设计注意大电流接地部分不设阻焊层,以便制作时上锡加厚,并注意接地面积大小。工作于大电流的变压器引脚应注意焊接工艺,防止发热,各发热器件须有的散热。 在汽车音响开关电源的设计上,只有注意元器件的选择和印刷板布线及制作工艺,防止不必要的热损耗和自激振荡,才能制作出适合于特定要求的高品质开关电源。   <<版权声明:本文由容源电子网(www_dziuu_com)整理提供,部分内容来源于网络,如有侵犯到你的权利请与我们联系更正。》

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