目前主流音頻功放集成電路的輸出功率普遍不算很大，除了一些STK厚膜功放以外一般都是不超過(guò)100W。對(duì)于家用音響而言，如果使用的音箱靈敏度不是很高，且聽(tīng)音的房間面積又比較大的話，簡(jiǎn)單的集成電路功放恐怕是很難創(chuàng)造出令人滿(mǎn)意的音響效果。針對(duì)這一情況，本文介紹增大普通集成電路功放輸出功率的有效方法，可以在有限的條件下取得更理想的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)力和更充足的功率儲(chǔ)備量。
1.方案提出
其實(shí)最簡(jiǎn)便的增大輸出功率的方法就是BTL即橋接法。傳統(tǒng)的OCL功放的輸出負(fù)載是對(duì)應(yīng)公共地的，所以負(fù)載兩段得到的最大電壓只能是接近且小于電源對(duì)公共地的電壓。比如OCL功放的電源電壓采用±28V，在理想情況下8Ω負(fù)載最大能得到28V的輸出電壓，按正弦波計(jì)算的最大有效輸出功率約有49W。如果采用BTL方式負(fù)載接于兩個(gè)OTL功放輸出端之間，使用同樣的電源電壓，理想情況下8Ω負(fù)載兩踹能夠得到最大56V的輸出電壓，此時(shí)的最大輸出功率約有l(wèi)96W，輸出功率是前者的4倍啊，可見(jiàn)BTL方式作用之強(qiáng)大。
然而實(shí)際情況與理論計(jì)算有相當(dāng)大的差距，比如LM3886在電源電壓士28V時(shí)候負(fù)載阻抗8Ω只能輸出38W功率，兩個(gè)LM3886接成BTL方式在同樣的條件下最大輸出功率大約有l(wèi)50W。若用4個(gè)LM3886兩兩BTL連接組成一套雙l50W立體聲功放，無(wú)論從性能還是從成本角度講都是十分超值的方案。
2.電路設(shè)計(jì)
圖1 方案原理圖
這里只繪出一個(gè)聲道的電路，另一個(gè)聲道的電路與之完全相同。電源整流濾波電路為兩聲道公用，濾波電容C1、C2取22000μF足以應(yīng)對(duì)爆發(fā)性信號(hào)對(duì)瞬間電流的需求，在電容兩端并聯(lián)泄放電阻R1、R2，整流二極管VDI-VD4選用MOTOROLA的MR752或其他大電流整流二極管。±28V電壓直接供應(yīng)LM3886使用，不需要進(jìn)行穩(wěn)壓處理，目的是盡可能保證LM3886從濾波電容獲取電荷的環(huán)節(jié)最少，不影響動(dòng)態(tài)效果。使用一對(duì)7815和7915三端穩(wěn)壓IC產(chǎn)生±l5V穩(wěn)定電壓供給輸入運(yùn)放和倒相放大器使用。
整個(gè)放大器由輸人電路、倒相電路和BTL功率放大電路組成，其中輸入電路由一個(gè)單運(yùn)放OPA604完成對(duì)輸入小信號(hào)的1倍放大。同時(shí)運(yùn)放采用差動(dòng)輸人形式，將地線視為一個(gè)信號(hào)輸入端，這樣處理能夠有效抑制地線干擾噪聲，提高輸入級(jí)的信噪比指標(biāo)。后面的DRVl34是專(zhuān)用單端轉(zhuǎn)換平衡的驅(qū)動(dòng)電路，一般用在平衡傳輸設(shè)備的發(fā)射端，可以將單端輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為兩路反相信號(hào)輸出。DRVl34在這里恰好起到倒相級(jí)電路的作用，經(jīng)OPA604放大輸出的單端信號(hào)進(jìn)入DRVl34被分成兩路輸出，相位正好相差180度，用這兩個(gè)信號(hào)分別驅(qū)動(dòng)一個(gè)LM3886進(jìn)行功率放大后，在揚(yáng)聲器輸出端合成為一個(gè)完整的功率輸出信號(hào)，這就是BTL工作方式的原理。
LM3886在此采用標(biāo)準(zhǔn)的11倍同相電壓放大電路，由于BTL的作用，功放級(jí)的電壓放大倍數(shù)是單個(gè)放大器的2倍，也就是說(shuō)由兩個(gè)11倍放大器組合而成的BTL放大級(jí)的總的電壓放大倍數(shù)將是22。由于LM3886自身的原因，其電壓放大倍數(shù)不宜設(shè)計(jì)得太小，一般取10倍以上才能穩(wěn)定工作，因此這里取11 倍，如取值過(guò)大將會(huì)增大LM3886的失真和噪聲，對(duì)于設(shè)計(jì)高性能指標(biāo)的音頻放大器是不可取的。整個(gè)電路的電壓放大倍數(shù)是22倍，即電壓增益為 27dB，對(duì)于l50W的功率放大器來(lái)講增益偏小，因此在輸入端沒(méi)有設(shè)置音量調(diào)節(jié)電位器，目的是將此功放設(shè)計(jì)成為純后級(jí)放大器。使用時(shí)需要配合獨(dú)立的前級(jí)電壓放大器組合在一起，形成前后級(jí)分體式功率放大器，這樣處理是高性能放大器的常用做法，值得推廣。
另外LM3886具有完善的內(nèi)部保護(hù)電路，因此功放輸出并沒(méi)有設(shè)計(jì)獨(dú)立的外部保護(hù)系統(tǒng)。需要注意的是LM3886的8腳是靜音控制腳，在開(kāi)機(jī)通電瞬間可以用來(lái)抑制電流沖擊聲，具體的開(kāi)機(jī)靜音電路請(qǐng)參考圖1中虛線框內(nèi)的電路，電路比較簡(jiǎn)單其工作原理讀者可以自行分析，在此不詳細(xì)描述了。
3.小結(jié)
本文介紹的BTL方式電路應(yīng)用很廣泛，這里只是選了常用的LM3886舉例說(shuō)明，其實(shí)任何形式的功放電路都可以接成BTL方式，包括集成電路功放如LMl875、LM4766和LM4780等電路。如果使用一個(gè)LM4780雙聲道功放集成電路組成BTL方式則可以同時(shí)代替兩個(gè)LM3886，電路更為簡(jiǎn)潔，體積更小巧。
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