用兩片LM3886實現輸出電流及功率擴展的方法
隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,傳統的由分離元件組成的功率放大器正在被高度集成化的功率模塊所代替。尤其在輸出功率為20~50W之間的功率電源和標準源的設計當中,許多生產廠家在功率輸出級均采用了先進的大規(guī)模集成功放,這既節(jié)約了成本,又縮短了電路調試周期,同時增強了儀器的可靠性,對產品的規(guī)?;蜆藴驶a帶來很大的益處,因此大規(guī)模集成功率放大器在功率放大器設計中已成為設計者的第一選擇,應用前景越來越廣闊。
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LM3886是美國國家半導體公司(NSC)生產的一款高保真功率放大器,采用11腳TO-220封裝的引腳排列如圖1所示,芯片和散熱器間不需要絕緣,其主要電氣參數如表1所列。各引腳的功能如下:
1、5腳:正電源輸入;
3腳:輸出;
4腳:負電源輸入;
7腳:地;
8腳:靜音控制;
9腳:反相輸入;
10腳:同相輸入;
2、6、11腳:空腳。
LM3886具有如下特性:
● 具有輸出電壓短路保護和電流開路保護功能;
● 具有過壓和過熱保護功能;
● 具有欠壓保護功能,即供電電壓低于10V將自動停止工作。
表1 LM3886的主要參數
參 數 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單 位 |
電源電壓 | 10 | 15 | 42 | V |
靜態(tài)電流 | 30 | 50 | 85 | mA |
輸出功率 | 38 | 68 | 135/Peak | W |
開環(huán)電壓增益 | 90 | 115 | dB | |
轉折電壓增益 | 8 | 19 | V/μs | |
信噪比 | 92.5 | 110 | dB | |
輸出電流 | 7 | 11.5 | A |
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LM3886主要是針對音響放大器而設計的一款芯片,而音響放大器和功率電源放大器工作狀態(tài)是有區(qū)別的,前者主要工作在瞬時功率狀態(tài),后者則工作在恒定功率狀態(tài),因此在散熱方面,前者不需要風扇,而后者必須加風扇來幫助散熱。尤其在用作電流放大器時,由于功率電源輸出的交流電流需要恒流輸出,不論所帶負載是大還是小,其消耗的總功率都是一定的,當負載為零或很小時,供電電源的全部電壓均落在LM3886上,而輸出的電流又要保持不變,這樣在LM3886上消耗的功率將非常大,即使增加散熱器的面積和體積,LM3886的溫度上升速度也非??欤瑤酌腌妰葘⑹蛊錈o法正常工作。例如,在LM3886輸出交流電流為5A,輸出功率為30W時,需要供電電壓為25V以上,此時當負載為零(短路狀態(tài))時,25V的壓降將全部落在LM3886上,LM3886本身所消耗的功率將達到125W,迅速上升的溫度將使LM3886處于過熱保護狀態(tài)而無法工作。
為解決上述問題,可在功率電源放大器中設計兩片LM3886作為電流功率放大器,通過兩片LM3886輸出電流的疊加可產生所需輸出的電流值。其具體線路如圖2所示。
LM3886-1是一跨導功率放大器,其輸出電流的變化由輸入電壓信號控制,由圖2可知,LM3886-1的輸出電壓為V1,其大小將隨負載的大小而變化;LM3886-2是一電壓比例放大器(1:1),其輸出電壓始終跟隨V1的變化,即V2=V1;V1=IaRm+Io(RL+Rt),V2=IbRm+Io(RL+Rt)因為V1=V2,所以Ia=Ib;而輸出電流則為Io=Ia+Ib=2Ia=ViRf/(R1Rt)。通過以上計算和分析可知,由兩片LM3886通過不同工作方式的級聯,使輸出電流和功率得到擴展。
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