基于IRS2092驱动器IC的D类音频功率放大器
·新器件应用·
基于 IRS2092驱动器 Ic的 D类音频
功率放大器
利用美国国际整流器公司的数字音
频驱动器 IRS2092和数 字音频双功率
MOSFET,可以设计单通道或两通道 D类
音频功率放大器 ,输出功率范围为
25—500W,总谐波失真加噪声(THD+N)
仅为 O.O5%(@6OW ,4Q),残余噪声 为
200uV(@IHF—A力口权 ,20Hz一20kHz),效
率I>90%(@500W,8Q) 并提供过电压
保护(OVP)、欠电压保护(UVP)、过 电流
保护(OCP)、...
·新器件应用·
基于 IRS2092驱动器 Ic的 D类音频
功率放大器
利用美国国际整流器公司的数字音
频驱动器 IRS2092和数 字音频双功率
MOSFET,可以设计单通道或两通道 D类
音频功率放大器 ,输出功率范围为
25—500W,总谐波失真加噪声(THD+N)
仅为 O.O5%(@6OW ,4Q),残余噪声 为
200uV(@IHF—A力口权 ,20Hz一20kHz),效
率I>90%(@500W,8Q) 并提供过电压
保护(OVP)、欠电压保护(UVP)、过 电流
保护(OCP)、扬声器 DC失调保护(DCP)
以及过温度保护(OTP)。在自振荡 PWM
拓扑方面,可以选择半桥(立体声),也可
以选择全桥模式。基于 IRS2092和数字音
频双功率MOSFET的D类功放,重点应
用领域是AV接收机、家庭影院、亚低音、
动力扬声器、微组件立体声、音乐设备放
大器和汽车音响等。D类音频功放系统元
件可以置于单层印刷电路板上。
工作原理
IRS2092采用 16引脚无铅封装 (引
脚排列参见图 2),是一种专门用于 D类
反馈
音频放大器的高压 (直达 200V)高速
MOSFET驱动器 IC。IRS2092含有输入
运 算 放大 器 、模 拟 输入 自振 荡 二 阶
一 △PWM 调制器、电平移位器、死区时
间及 OCP和 UVP电路、高/低端 MOS—
FET栅极驱动器,其内部结构及应用电路
简化图如图 1所示。
在图1 中,IRS2092的输入运算放大
器与 R7、C4、C6和 R1 1形成二阶积分器。
前端积分器接收来自PWM输出并经 R8
的一个矩形反馈信号。音频输入信号经过
R7在 IRS2092的引脚 C0MP上产生载
波信号 ,占空因数则依照模拟输入信号的
瞬时电压变化而变化。在 U1引脚 COMP
上的载波信号被内部门限在VAA和 VSS
正中间的比较器转换为PWM信号。lC内
部电平移位器将 PWM信号传送到高/低
端栅极驱动器和死区时间产生电路,在
U1引脚 HO和 LO上的输出驱动器高/
低端功率MOSFET,并确保两个MOS—
FET不会发生“直通”。半桥功率级提供放
藏取光
大了的 PWM波形,经 L1和 O12组成的
低通滤波器(LPF)滤波还原为模拟音频信
号驱动扬声器。
基本应用电路
基于 IRS2092和数字音频双功率
MOSFET的D类音频功率放大器基本电
路如图2所示。在立体声配置中,图2‘所
示为一种单通道(CH1)D类功率放大器,
另一通道(CH2)与图 2电路相同。
1.自振荡频率 电路的自振荡频率由
IRS2092的传播延迟、MOSFET的开关速
度 和前 端积 分器 (R7、RS.R11、C4.C6、
C7)的时间常数决定。电源+B和一B的变
化也会影响电路的自振荡频率。利用 Rll
可以设置自振荡频率。在正常操作和没有
音频输入信号时,开关频率围绕400kHz
来设置。
2.死区时间选择 IRS2092中高、低端
驱动信号之间的死区时间取决于引脚 DT
上的电压V ,如图 3所示。而 V甜又取决
于分压器 电阻 R26和 R27值 的选择,选
图 1
电子 世 界 ·2011_03
— 10—
·新器件应用·
l -
I _ - - . - - _ - _ - . _ - - . - - . . _ - _ l - - _ ⋯ . - _ . - _ - _ - - _ I , . I _ . . _ - - _ . - 。 _ - _ . - - - . _ _ - _ . _ - _ - - - - _ . - - _ - - - - . _ . ■
图’2
取不同的 R26和 R27值,可编程死区时
间在 25ns与 105ns之间。例如 ,当选取
R26=R27=1OkQ 时 ,V 0.50Vcc,从
3
可知,死区时间为45ns:再如 ,若选取
R26=6.8k0 ,R27=3.9kO ,V O.36Vcc,
死区时间则为75ns。
3.系统保护 (1】过电流保护(OCP):
IRS2092的引脚 VS通过检测低端 MOS—
FET导通时在导通电阻 RDS(ON)上的电
压降来感测负载 电流。在 IRS2092引脚
OCSET上的电压编程低端过电流感测门
限。如果低端 MOSFET漏 一源极电压超
过 引 脚 OCSET上 的预 置解 扣 电平 ,
IRS2092将关闭其输出,从而实现 UCP,
并且将引脚 CSD下拉至 一VSS。与此同
时,蓝光 LED熄灭。
图 3
IRS2092的 CSH 引 脚 检 测 高 端
MOSFET以引脚 VS上 电压 为参考的漏
极电压。与低端 电流传感不同的是 ,高端
电流检测在引脚 CSH内部有一个固定在
1.2V的门限电压。R17、R18、R19等组成
的外部电阻分压器设置 OCP f-j限。为阻
塞在低端 MOSFET导通期间高压馈送到
U1的 CSH引脚,加入反向阻塞二极管
D4是必要的。扣除 D4约 0.6V的正向压
降,横跨高端 MOSFET漏极与源极之间
Rl08
图 4
屯 子 世 界 ·2011.03
— 11—
·新器件应用·
· RCA1
-(通道A)
图
的 最小 门 限 电平 为 0.6V。如 果 高 端
M0SFET的漏 一源极电压超过预置解扣
电平,OCP将关闭高端开关操作。
(2)其他保护:其他几种保护电路如
图 4所 示 ,图 中 S1为双 刀双掷 开关
(DPDT)。
过电压保护(OVP)如果在 +B与地
(GND)之间的总线电压超过75V,OVP电
路将关闭放大器。OVP门限电平由齐纳二
极管Z1OO设定。
欠电压保护 (UVP)如果在 +B与地
之间的总线电压低于由齐纳二极管 Z101
设置值,UVP电路将关闭放大器。UVP阻
止在上电和掉电期间由于不稳定的 PWM
操作产生不希望的可听见噪声输出。
过温度保护(OTP)利用一个仅靠双
附表 不同配置主要技术规格
功率 MOSFET散热器的NTC热敏电阻
TH1O0,来监测散热器的温度。一旦散热器
温度上升至 100℃,通过下拉 IRS2092的
引脚 CSD、OTP将使两个通道关闭。当温
度降低后,电路将重新开始操作。
扬声器 DC电压保护(DCP)如果高
端或低端 MOSFET短路失效并保持导通
状态,输出DC电压就发生失调。DCP检
测电路在检测到这种故障后,将关断
PWM,并切断电源,以保护扬声器。DCP
的发生条件是输 出 DC电压偏移大于 -I-
4V。
当 S1置于“关联”位置时,通过下拉
IRS2092引脚 CSD将强迫放大器停留在
关闭模式,输出 MOSFET则保持截止状
态。
在任何一种故障模式,IRS2092引脚
L0上连接的蓝光 LED(见图2)都将会熄
灭。
4.输入信号和增益设置 合适的输入
信号是一个频率为20Hz一20KHz、幅值直
达 3Vrms的模拟信号,并且源阻抗不大于
600Q。当输入信号频率从 30KHz到
60KHz时,在 L1和 C12组成的输出低遁
滤波器(LPF)容易发生 LC谐振,会引起一
个大电抗 电流通过开关级。尤其是在负载
阻抗大于 8Q时,LC谐振可以激活 OCP。
在输 出上设置 了 R30和 C13组成的 RC
网络(被称作 Zobe1),对谐振起阻尼作用。
放大器 电压增益由 R8/R2之比率设
置。
5.全桥配置 通过双刀双掷(DPDT)
开关 S300(见图 5),放大器可以实现全桥
模式,亦即桥接页载(BTL)配置。通过馈入
不同相的音频信号到两个输入通道,可以
获得全桥操作。在全桥模式,放大电路仅
从A通道接收输入信号(板上逆变器馈入
异相信号至 B通道)。
两通道立体声 D类功率放大器使用
2块 IRS2092而且外部电路及元件选择
是一样的。
6.不 同 配 置 的 主 要 技 术 规 格
IRS2092配接的双功率 MOSFET不同,
PWM 拓扑(半桥或全桥 )不同,扬声器阻
抗不同,放大器的输出功率、电源电压和
电压增益也就不同,如附表所示。
模型名称
项目
AM P7D-55 AMP7D一1 OO AMP7D一1 50 AMP7D-250
lR功率 MOSFET FET1A IRF14024H-1 1 7P IRF14014H-1 17P IRF14019H一1 17P IRF14O20H一1 17P
FET1B
8O 25W ×2 60W x 2 125W ×2 250W ×2
半桥
4Q 50W ×2 120W ×2 25OW×2 不支持
全桥 8Q 1OaW×1 240WX2 500WX1 不支持
正常工作电压 +B,一B ±25V ±35V ±50V ±70V
最小/最大电源电压 +B.一B ±2OV~±28V ±28V一-I-45V ±45V~±60V ±60lV一±80V
电压增益 GV 20 30 36 40
电 --7-世 界 ·2011.03
— 12—
本文档为【基于IRS2092驱动器IC的D类音频功率放大器】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑,
图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。