照度计具有短路保护功能
由于功放为OCL电路,输出端与扬声器直接耦合,故一般应加装延时保护电路,但由于该机采用了具有短路保护及软启动功能的±17V双路稳压电源,故省略了这部分电路。正负稳压电路均采用集电极输出式调整电路,效率高且具有短路保护功能照度计各个部分的作用,但不能够自启动。VT7、VT9组成复合电源调整管。VT11为取样放大管。由于VT11的基极接地,故发射极电位必须为-0.7V才能使它工作于放大状态。所以R19的下端不能接地,而是接至-17V。所以照度计,如果万一负输出电源对地短路,将会使 VT11的发射极与基极间的电压为零,从而使VT11截止,这样调整管VT9、VT7因得不到基极电流也截止,结果使得正输出电源电压为零。由于正、负稳压电路是对称的,故当正电源对地短路时,也会使负电源电压为零。功放电路的输出端省却了扬声器保护电路的原因也在于此,万一有一只输出管发生击穿短路,另一只输出管也会由于上述保护功能而得不到电源电压,这样扬声器中就不会有大的直流电流通过,从而有效地保护了扬声器。
该功放的主要技术指标如下:最大输出功率为15W(8Ω);频率响应为5Hz ~ 44kHz (-1dB,10W,8Ω);电压增益为24dB;输入灵敏度为0.7V(rms)。
经过反复试听对比,大家一致认为该功放在播放人声时,嗓音显得宽厚圆润,流畅自然,能将演唱者的感情表达得很好。小提琴的表现不毛不燥,解析力很高。但对于动态范围较大的交响乐来说,本功放则显得有些力不从心,但觉得低频量感比较适中照度计,能将各种乐器的轮廓刻画出来。虽在大动态时显得逊色一些,因为它毕竟只有15W的有效值功率。因此它作为家庭欣赏音乐用极为合适,达到了预期的设计目的 。许的最高充电电压时,保持恒压充电。在这一阶段,由于电池电动势还在不断上升,而充电电压又保持不变,所以电池的充电流呈双曲线趋势不断下降,一直下降到零。但在实际充电过程中,当充电电流减小到0.015C时,说明充电已满就可停止充电。这一阶段的充电叫“恒压”充电,这一阶段的充电电压:U=E+IR为恒压值。这是锂离子动力电池组对充电模式的基本要求。此外,充电系统还必须具有自动调节充电参数、自动控制和自动保护功能。尤其在恒压充电阶段,如果单体电池的充电电压超过允许的充电电压时,充电机应能自动减小充电电压和电流,使该电池的充电电压不超过允许的充电电压,防止该电池过压充电。充电过程及充电电压、电流的变化如图1所示。 电动汽车充电机采用的大功率高频开关电源的原理框图如图3所示,由三相桥式不可控整流电路对三相交流输入进行滤波整流,功率因数校正预稳压800V后经高频DC/DC半桥功率变换器,滤波输出直流700V为动力蓄电池充电。经过分析计算照度计,变压器采用双E65磁芯照度计满足实际运行的需要,初级线圈12匝,则根据输出电压最高700V、输入电压最低780V、最大占空比0.95可求得次级绕组圈数N2,N2=(12/780)×(700/0.95)=11.33,考虑漏感、次级整流压降等因素取N2为12匝。
图3 充电机电源的原理框图
由于电动汽车充电机为非线性负荷,会产生谐波,对电网是一种污染。必须采取有效措施,如功率因数校正或无功补偿等技术,限制电动汽车充电机进入电网的总谐波量。为提高功率因数,降低输入电网谐波,采用有源功率因数校正电路,如图4所示。它采用三相三开关三电平BOOST电路,工作在连续模式,开关采用两个MOSFET组合成的双向开关照度计。图中,开关S1,S2, 本次功率放大器设计中使用到共源共栅(Cascode)结构,这种共源共栅管的源极存在着较大的寄生电容,这在本次5.25GHz功率放大器的设计中是不得不考虑的。由模拟电路知识可知:如果电路中有电容,那么电路上的信号就要对电容进行充放电。所以共源共栅管源极的寄生电容就要从电源汲取电流进行充放电,这样势必增加了额外的功耗,从而降低了功率放大器的效率。
如果给这些寄生电容提供一种能量交换渠道,使其尽可能少地从电源处汲取电流,那么就会降低这些寄生电容对功率放大器效率的影响。根据对模拟电路的基本认识,不难想到可以引入电感,电感和寄生电容之间可以进行能量的交换,从而减少了寄生电容对电源处电流的依赖,也就减少了额外功耗,会在一定程度上提高功率放大器的效率。图1是上述思想的具体实现,中间的共源共栅电感是一个对称型电感,可以拆成两个电感量相同的电感,他们的电感量是该对称型电感的一半。加入输入信号后,电感与共源共栅管的源极寄生电容会发生谐振,进行能量的交换,这就降低了寄生电容充电时对电源处电流的依赖程度。
本次A类两级功率放大器设计,原理图中第一级加入了共源共栅电感,第二级并未添加,主要是从版图面积的角度考虑的,因为电感在芯片中所占用的面积比其他元件都要大很多。此外,在进行版图设计时,有意将原理图中一个共源共栅电感拆分成两个电感,这是为了提高电路结构的对称性照度计,从而有利于功率放大器的整体性能,关于这一点,将在后面的版图设计中进行分析。 AD7705采用SPI/QSPI兼容的三线串行接口,大大节省了I/O口。第一种方法是SCLK接AT89S51的P2口中未用的管脚,数据输入、输出端DIN,DOUT一起接P2口中未用的另一管脚。这种做法的代价是时间开销较多,不适用于时效性要求较强的系统;本设计采用第二种方法照度计成主变差动保护,即监控硬件DRDY引脚的状态,以决定数据寄存器是否被更新,硬件DRDY引脚的输出与通信寄存器DRDY位同步,DRDY引脚一旦变成低电平,表明数据寄存器数据已经更新照度计,可以读取。DRDY输出引脚接至单片机的INTO可实现中断或者查询方式的监控。SCLK接AT89S51的同步脉冲输出端TXD(P3.1),为传输数据提供时钟。AD7705的数据输入、输出端DIN,DOUT一同接AT89S51的RXD(P3.O),并接一个10 Ω的上拉电阻。在这种连接方式下,对AD7705数据的读取可按51系列单片机串行口的工作方式0完成。
需要说明的是在读写操作模式下,AT89S51的数据输出为LSB在前,而AD7705希望MSB在前,所以数据读写之前必须倒序。
放大电路如图2所示,电路结构为差分形式,采取两级放大,分别为驱动级和输出级。驱动级采用差分的共源共栅(Cascode)结构,可以提供适当的电压增益;输出级也是差分的共源共栅结构,在提供一定的电压增益的同时,还提供输出功率,这种结构可以提高功放输出电压的摆幅照度计,从而降低对MOS管最大电流能力的要求,提高功放的效率。两级之间采用的耦合电容Cp和Cn在提高隔离度的同时起到级间阻抗匹配的作用。电感Lp1、Lp2、Ln1、Ln2用作负。 |