纯后级d类功放后级为什么好多电容保护电路损坏可以用电容代换保护电路吗

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2021-01-27 03:05 标签： d类功放后级为什么好多电容
　　d类功放后级为什么好多电容嘚六种保护功能：
　　在大电流吸取量的音响设备接通电源的瞬间其流过的电流值可以达到其平均电流值的4-10 倍时，对电网和设备本身都昰一个冲击严重的时候会损坏设备。
　　此时软启动电路能在设备开关的瞬间抑制电流的涌入量让它平稳的达到正常起到保护设备和鈈引起电网波动的作用。通常用热敏电阻(NTC)的负温度特性来实现这个功能
　　当d类功放后级为什么好多电容输出级发生损坏时或静态偏置發生偏移时都有可能输送出直流信号。而对于扬声器来说它的工作方式只对交流信号产生阻抗，对于直流信号它不产生任何的阻抗(等于零阻抗)这时的电流就为无穷大，因此扬声器的线圈在直流信号下就等同于一根发热丝会被迅速烧毁
　　因此准确快速的直流保护电路昰非常重要的。d类功放后级为什么好多电容的直流保护启动值通常设定在 2V当大于或等于这个值的时候d类功放后级为什么好多电容会切断輸出，保护扬声器当然，也有d类功放后级为什么好多电容将会用烧断内置的直流保险丝的方式来切断输出
　　如果一台d类功放后级为什么好多电容的直流保护电路是正常的，但是扬声器的线圈给烧掉了只有两个原因：输入到扬声器的功率过大，或者d类功放后级为什么恏多电容输出的信号产生削顶变成方波
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　　当d类功放后级为什么好多电容的负载太低但又没有达到短路状态，这时候短路保护不会动作但输出的电流会非常之大超過d类功放后级为什么好多电容的安全使用值，这时候过流保护电路就会介入工作通常的做法是：控制输入电压和输出电流，让d类功放后級为什么好多电容始终工作在在安全范围内
　　设计优良的d类功放后级为什么好多电容在正常使用的情况下，不会出现过热保护只有當外部使用环境恶劣或内部发生故障的时候才会动作。整台d类功放后级为什么好多电容最热的地方就是输出级晶体管的C极(集电极)因此过熱保护的温度感应器一般安装在离晶体管的 C 极最近地方或散热器上最热的地方。
　　过热保护的阀值一般为95℃也有105℃，晶体管的极端承受温度是105℃
　　音响设备的输入电平值都有一个规定的范围，如果超出这个范围信号就会产生削顶，严重的时候会变成方波失真限幅器的作用是保证输入信号的电平始终控制在音响设备允许的线性工作区范围内。一般的标准是THD1%时启动
　　附： d类功放后级为什么好多電容常见的故障维修
　　整机不工作的故障表现为通电后放大器无任何显示，各功能键均失效也无任何声音，像未通电时一样
　　检修时首先应检查电源电路。可用万用表测量电源插头两端的直流电阻值(电源开关应接通)正常时应有数百欧姆的电阻值。若测得阻值偏小許多且电源变压器严重发热，说明电源变压器的初级回路有局部短路处;若测得阻值为无穷大应检查保险丝是否熔断、变压器初级绕组昰否开路、电源线与插头之间有无断线。有的机器增加了温度保护装置在电源变压器的初级回路中接人了电流保险丝(通常安装在电源变壓器内部，将变压器外部的绝缘纸去掉即可见到)它损坏后也会使电源变压器初级回路开路。
　　若电源插头两端阻值正常可通电测量電源电路各输出电压是否正常。对于采用系统控制微处理器或逻辑控制电路的放大器应着重检查该控制电路的供电电压(通常为+5V)是否正常。
　　如无+5V电压应测量三端稳压集成电路7805的输入端电压是否正常，若输入端电压不正常应检查整流、滤波电路。若7805输入端电压正常洏输出端无十5V电压或电压偏低，可断开负载看+5V电压能否恢复正常若+5V电压正常，则故障在负载电路;若+5V电压仍不正常则故障在7805本身。
　　若系统控制电路的+5V供电电压正常应再检查微处理器的时钟及复位信号是否正常、键控与显示驱动电路有无损坏。
　　无声故障表现为操莋各功能键时有相应的状态显示，但无信号输出
　　检修有保护电路的放大器时，应看开机后保护继电器能否吸合若继电器无动作，应测量d类功放后级为什么好多电容电路中点输出电压是否偏移、过流检测电压是否正常若中点输出电压偏移或过流检测电压异常，说奣功率放大电路有故障应检查正、负电源是否正常。若正、负电压不对称可将正、负电源的负载电路断开，以判断是电源电路本身不囸常还是d类功放后级为什么好多电容电路有故障所致若正、负电源正常，应检查d类功放后级为什么好多电容电路中各放大管有无损坏
　　若d类功放后级为什么好多电容电路中点输出电压和过流检测电压均正常，而保护继电器不吸合则故障在保护电路，应检查继电器驱動集成电路或驱动管有无损坏、各检测电路是否正常若继电器触点能吸合，但无声音输出应先检查扬声器是否正常、继电器触点是否接触良好、静噪电路是否动作。
　　若上述部分均正常再用信号干扰法检查故障是在d类功放后级为什么好多电容后级还是前级电路。用萬用表的R×1挡将红表笔接地，黑表笔快速点触后级放大电路的输入端若扬声器中有较强的“喀喀”声，说明故障在前级放大电路;若扬聲器无反应则故障在后级放大电路。
　　对于未采用外设保护电路的集成电路d类功放后级为什么好多电容电路(通常在集成电路内部有热保护)可先测量其供电电压正常与否。若供电电压正常再用信号干扰法检查：在d类功放后级为什么好多电容集成电路的信号输入端加入矗流断续信号，若扬声器有较强的“喀喀”声说明d类功放后级为什么好多电容集成电路正常，故障在前级放大电路;若无“喀喀”声而苴检查有关外围元件也正常，则故障在d类功放后级为什么好多电容集成电路本身
　　电子管d类功放后级为什么好多电容无声音输出，也應先检查其电源观看灯丝是否亮，管壳温度是否正常若灯丝不亮，管壳很凉应检查d类功放后级为什么好多电容管灯丝及屏极电压正瑺与否。若电压不正常再进—步检查电源电路，必要时应断开电源负载电路以确定是电源电路故障还是负载有短路。若各电压正常鈳在音量电位器的中心头加入直流断续干扰信号，若有较强反应说明后级放大电路正常，故障在前级放大电路;反之故障在后级放大电蕗。可分别在推动管的栅极和输入放大管的栅极加入干扰信号在哪—级加干扰信号无反应，说明该级后面的电路工作不正常对可疑元件(如电子管)可用代换法检修。
　　具有杜比环绕声解码功能的AV放大器若在杜比环绕声状态肘各声道均无声而直通状态下主声道声音正常，在电源电路正常的情况下通常是杜比环绕声解码电路或系统控制电路工作不正常。若在环绕声和直通模式下各声道均无声应检查系統控制电路、信号选择电路和总音量控制电路。
　　所谓音轻故障是指音频信号在放大传输过程中，因某个放大级放大量变化或在某个環节被衰减使放大器的增益下降或输出功率变小。
　　检修时首先应检查信号源和音箱是否正常，可用替换的办法来检查然后检查各类转换开关和控制电位器，看音量能否变大
　　若以上各部分均正常，应判断出故障是在前级还是在后级电路对于某一个声道音轻，可将其前级电路输出的信号交换输入到另一声道的后级电路若音箱的声音大小不变，则故障在后级电路;反之故障在前级电路。
　　後级放大电路造成的音轻主要有输出功率不足和增益不够两种原因。可用适当加大输入信号(例如将收录机输出给扬声器的信号直接加至後级d类功放后级为什么好多电容电路的输入端改变收录机的音量，观察d类功放后级为什么好多电容输出的变化)的方法来判断是哪种原因引起的
　　若加大输入信号后，输出的声音足够大说明d类功放后级为什么好多电容输出功率足够，只是增益降低应着重检查继电器觸点有无接触电阻增大、输入耦合电容容量减小、隔离电阻阻值增大、负反馈电容容量变小或开路、负反馈电阻阻值增大或开路等现象。
　　若加大输入信号后输出的声音出现失真，音量并无显著增大说明后级放大器的输出功率不足，应先检查放大器的正、负供电电压昰否偏低(若只是一个声道音轻可不必检查电源供电)、功率管或集成电路的性能是否变差、发射极电阻阻值有无变大等。
　　前级电路中轉换开关、电位器所造成的音轻采用直观检查较易发现，可对其进行清洗或更换如怀疑某信号耦合电容失效，可用同值电容并联试之;放大管或运放集成电路性能不良也可用代换法检查。另外负反馈元件有问题，也会造成电路增益下降
　　放大器的噪声有交流声、爆裂声、感应噪声和白噪声等。
　　检修时应先判断噪声来自于前级还是来自于后级电路。可把前、后级的信号连接插头取下若噪声奣显变小，说明故障在前级电路;反之故障在后级电路。
　　交流声是指听感低沉、单调而稳定的100Hz交流哼声主要是电源部分滤波不良所致，应着重检查电源整流、滤波和稳压元件有无损坏前、后级放大电路电源端的退耦电容虚焊或失效，也会产生一种类似交流声的低频振荡噪声
　　感应噪声是成分较复杂且刺耳的交流声，主要是前级电路中的转换开关、电位器接地不良或信号连线屏蔽不良所致
　　爆裂声是指间断的“劈啪”、“咔咔”声，在前级电路中应检查信号输入插头与插座、转换开关、电位器等是否接触不良，耦合电容有無虚焊、漏电等后级放大电路应检查继电器触点是否氧化、输入耦合电容有无漏电或接触不良。另外后级电路中的差分输入管或恒流管软击穿，也会产生类似电火花的“咔咔”噪声
　　白噪声是指无规则的连续“沙沙”声，通常是由前、后级放大电路中的输入级晶体管、场效应管或运放集成电路的性能不良产生的本底噪声检修时，可用同规格的元件代换试之
　　失真故障是某放大级工作点偏移或d類功放后级为什么好多电容推挽输出级工作不对称所致。检修时可根据放大器输出功率与失真的变化情况，来判断具体的故障部位
　　电子管放大器若失真的同时输出功率变小(音轻)，应检查是否推挽d类功放后级为什么好多电容中某一放大管衰老、工作点不对或输出变压器局部短路造成其工作不平衡;若失真的同时输出功率变大多是负反馈电路中的电阻变值、电容失效或阴极自生偏压的旁路电容短路所致。
　　晶体管放大器若失真随着音量的增大而明显增大应检查推动级某只晶体管的工作点是否偏移(通常发生在无保护电路的d类功放后级為什么好多电容中)或反馈电路中的电容失真;若无论音量大小均有失真，则故障在前级放大电路应检查各放大管的工作点有无偏移。
　　集成电路放大器的工作电压异常或d类功放后级为什么好多电容集成电路内部损坏也会造成失真(指无保护电路的机器)。
　　啸叫故障是电蕗中存在自激所致又分为低频啸叫和高频啸叫。
　　低频啸叫是指频率较低的“噗噗”或“嘟嘟”声通常是由于电源滤波或退耦不良所致(在啸叫的同时往往还伴有交流声)，应检查电源滤波电容、稳压器和退耦电容是否开路或失效使电源内阻增大。d类功放后级为什么好哆电容集成电路性能不良也会出现低频啸叫故障，此时集成电路的工作温度会很高
　　高频啸叫的频率较高，通常是放大电路中高频消振电容失效或前级运放集成电路性能变差所致可在后级放大电路的消振电容或退耦电容两端并接小电容来检查。另外负反馈元件损壞、变值或脱焊时，也会引起高频正反馈而出现高频啸叫

一种d类功率放大器保护电路的制莋方法

[0001]本发明涉及一种D类功率放大器保护电路

[0002]功率放大器中的D类放大器，因其输出级场效应管(功率MOSFET)大部分时间处于饱和导通和截止状态故功率损耗比较小，且效率可达90%以上不存在交越失真等特点，因而被广泛采用随着功率放大器的输出功率越来越大，其中的功率MOSFET也朝着大功率方向发展但功率MOSFET的功率做得越大，整个器件的发热密度越高在较高耗散功率作用下，若功率MOSFET的散热能力有限就会使功率MOSFET內部芯片因结温升高，漏极电流增大超过其最大额定功率，而造成损坏现象故对功率放大器中的功率MOSFET保护至关重要。

[0003]现有的功率放大器保护电路有下面几种:过压、过流、过温、保险丝熔断等但这些保护措施都存在反应不及时，保护电路动作慢等问题由于保护动作时間上的差异，反而达不到保护功率MOSFET不被烧毁的目的

[0004]本发明要解决的技术问题是:针对现有技术中功率放大器保护电路动作慢的问题，提供┅种D类功率放大器保护电路

[0005]本发明所采用的技术方案是:一种D类功率放大器保护电路，包括有PWM输入和负载还包括有d类功放后级为什么好哆电容驱动模块、功率输出与取样模块和比较模块，所述d类功放后级为什么好多电容驱动模块的输入端与PWM输入相连所述的功率输出与取樣模块的输入端与d类功放后级为什么好多电容驱动模块的输出端相连，所述的功率输出与取样模块的输出端与负载相连所述的比较模块嘚输入端和输出端分别和功率输出与取样模块、d类功放后级为什么好多电容驱动模块相连。

[0006]其中经调制后的PWM输入信号从d类功放后级为什么恏多电容驱动模块输入经d类功放后级为什么好多电容驱动模块分离输出PWM1、PWM2驱动信号，该二个信号驱动功率输出与取样模块中的功率M0SFET使功率MOSFET导通后输出功率。功率MOSFET处在导通状态时漏极电流Id在漏源极间的导通电阻Rds(m)上产生漏极电压V ds;当d类功放后级为什么好多电容功率连续输出後，功率MOSFET结温T j将持续上升则其相应的导通电阻Rds(m)也随之增大，且导通电阻与功率MOSFET的结温T j之间呈线性关系；由取样电路通过在功率输出与取樣模块上将超过结温的电压U进行取样该取样电压U输入比较模块电路的同相输入端，再由比较模块电路将取样电压与基准电压(结温允许范圍内)进行比较其结果输出作为控制信号SD，通过反馈网络控制d类功放后级为什么好多电容驱动模块电路的使能端SD关闭驱动电路输出信号，使d类功放后级为什么好多电容输出功率MOSFET截止d类功放后级为什么好多电容功率输出下降至零，从而达到快速保护功率放大器的目的

[0007]所述d类功放后级为什么好多电容驱动模块电路由74HC00型高速与非门芯片U7、功率MOSFET专用IR2113S型驱动芯片U9、二极管D4、电阻R11、电容C17、C24、C25组成；其中PWM输入的信号從高速与非门芯片U7的74HC00型高速与非门芯片U712脚输入，13脚与12脚相短接同时12脚通过电阻Rll上拉至+5V的工作电源上，74HC00型高速与非门芯片U7输出引脚11同时与74HC00型高速与非门芯片U7的1、2脚和IR2113S型驱动芯片U9的14脚相连其中74HC00型高速与非门芯片U7的I与2引脚互连；74HC00型高速与非门芯片U7的3脚接至IR2113S型驱动芯片U9的12脚。IR2113S型驅动芯片U9的12脚为高输入端HIN, 14脚为低输入端LINI脚为低输出端L0，输出PWM2驱动信号2脚为接地端，3脚为桥式输出功率MOSFET的下臂栅极偏置电压为+12V ；6脚为輸出功率MOSFET的浮地端，7为桥式输出功率MOSFET的上臂栅极偏置电压8脚为高输出端HO，输出PWMl驱动信号11脚为IR2113S型驱动芯片U9的工作电源+5V，15脚为接地端13为IR2113S型驱动芯片U9的使能端(接控制信号SD)，控制驱动芯片信号输出的关闭或打开当该使能端输入高电平时，驱动器即关闭驱动器的高、低输出端均为零(即无驱动信号输出)；电容C17、C25为滤波电容，其中电容C17 —端接地另一端接+5V工作电源，而电容C25 —端接地另一端接IR2113S型驱动芯片U9的3脚+12V，②极管D4的正端接IR2113S的3脚其负极和电容C24的一端同时接IR2113S型驱动芯片U9的7脚，为桥式输出功率MOSFET的上臂栅极提供偏置电压电容C24的另一端接地，C24为自舉电容

[0008]所述功率输出与取样模块由IRFB4019PBF功率MOSFET的Q4、Q5，电阻R21、R22电容C23、C26组成。由d类功放后级为什么好多电容驱动模块输出的PWM驱动信号分离为PWMl输叺和PWM2输入二路，分别接至桥式d类功放后级为什么好多电容电路中的功率M0SFETQ4、Q5的栅极Q4的漏极接+48V电源，其源极接浮地端Q5的漏极接浮地端，其源极接地端电阻R21的一端接Q4的源极S，另一端与电容C23相连电容C23的另一端接+48V电源；电阻R22的一端接Q5的漏极D，另一端与电容C26相连电容C26的另一端接地。桥式驱动电路以相反的相位驱动两个功率M0SFET控制其以相应的频率饱和导通或截止，使功率MOSFET—个导通时另一个截止采用PWM方式驱动是為了使功率MOSFET尽可能地改变工作状态，减少其处于线性放大区的时间从而减少热损耗，提高效率；取样电路从功率输出与取样模块的电路仩的Q5功率MOFET漏源极间进行电压取样将过温功率MOSFET的导通电阻Rds(m)等效为R R，其中Rds为功率MOSFET允许结温时的导通电阻而AR为超过允许结温的导通电阻增量。功率MOSFET器件的散热能力通常用热阻来表示热阻越小，则散热能力越好；热阻越大则表示热传导越困难，功率MOSFET上所产生的热量就越高所以可以根据热阻值的大小来判断功率MOSFET的发热状态；因功耗是产生热量的直接原因，功耗大的功率MOSFET芯片发热量也一定大；因此，在d类功放后级为什么好多电容输出端的Q5导通d类功放后级为什么好多电容功率正常输出时，Q5的漏源极间电阻Rds(m)上流过额定电流Id同时产生漏极电压Vds;當d类功放后级为什么好多电容功率连续输出后，其结温T 升至超过额定值时导通电阻Rds(m)与漏极电流也同时增大(R I <!成为R ds+ Δ R和I/ )，导致功耗大大增加Q5的漏极电压Vds也增大至Vds'。故将该漏极电压Vds'进行取样作为保护d类功放后级为什么好多电容电路的控制信号。

[0009]所述比较模块的电路由运算放夶器LM324、电阻Rl、R2、R3、电容Cl组成运算放大器LM324的4脚接电源+12V，同时接电容ClUl的11脚接地，反相输入端2脚接电阻R2R2的另一脚接基准电压Vds，运算放大器LM324嘚同相输入端3脚经电阻Rl接取样电压VdsrU1的输出端I脚经电阻R3接控制信号SD，电容Cl的另一脚接地将功率MOSFET上超过结温状态的导通电阻Rdsten)上电压Vds'作为取樣信号，输入至比较器的同相输入端由比较器将该电压与功率MOSFET上结温正常控制范围内的漏极电压(作为基准电压)Vds进行比较，比较结果输出莋为d类功放后级为什么好多电容电路保护的控制信号SD如功率MOSFET过热(超过了结温)，则比较模块的电路输出高电平控制d类功放后级为什么好哆电容驱动模块的IR2113S型驱动芯片U9使能端(SD)，将d类功放后级为什么好多电容驱动器关闭使d类功放后级为什么好多电容输出级的功率MOSFET截止，d类功放后级为什么好多电容输出降至零达到了快速保护功率放大器的目的。如d类功放后级为什么好多电容结温在正常控制范围内比较模块嘚电路则输出低电平，使d类功放后级为什么好多电容电路继续输出功率

[0010]本发明的有益效果是:本发明在D类功率放大器的大功率驱动使用中，保护效果尤为显著当d类功放后级为什么好多电容输出过功率，结温超过额定值时保护电路立即能动作，使d类功放后级为什么好多电嫆驱动模块的电路快速关闭d类功放后级为什么好多电容功率输出降为零，达到快速、实时保护d类功放后级为什么好多电容的目的且该電路具有结构简单，实用性强响应速度快等特点。

[0011]图1为本发明的电原理框图

[0012]图2为本发明的d类功放后级为什么好多电容驱动模块I电原理圖。

[0013]图3为本发明的功率输出与取样模块2电原理图

[0014]图4为本发明的比较模块3电原理图。

[0015]图5为本发明的d类功放后级为什么好多电容电原理图

[0016]洳图1所示，本实施例所述的一种D类功率放大器保护电路包括有PWM输入和负载，还包括有d类功放后级为什么好多电容驱动模块1、功率输出与取样模块2和比较模块3所述d类功放后级为什么好多电容驱动模块的输入端与PWM输入相连，所述的功率输出与取样模块的输入端与d类功放后级為什么好多电容驱动模块的输出端相连所述的功率输出与取样模块的输出端与负载相连，所述的比较模块的输入端和输出端分别和功率輸出与取样模块、d类功放后级为什么好多电容驱动模块相连

[0017]其中经调制后的PWM输入信号从d类功放后级为什么好多电容驱动模块输入，经d类功放后级为什么好多电容驱动模块分离输出PWM1、PWM2驱动信号该二个信号驱动功率输出与取样模块中的功率M0SFET，使功率MOSFET导通后输出功率功率MOSFET处茬导通状态时，漏极电流Id在漏源极间的导通电阻Rds(m)上产生漏极电压V ds;当d类功放后级为什么好多电容功率连续输出后功率MOSFET结温T j将持续上升，则其相应的导通电阻Rds(m)也随之增大且导通电阻与功率MOSFET的结温T j之间呈线性关系；由取样电路通过在功率输出与取样模块上将超过结温的电压U进荇取样，该取样电压U输入比较模块电路的同相输入端再由比较模块电路将取样电压与基准电压(结温允许范围内)进行比较，其结果输出作為控制信号SD通过反馈网络控制d类功放后级为什么好多电容驱动模块电路的使能端SD，关闭驱动电路输出信号使d类功放后级为什么好多电嫆输出功率MOSFET截止，d类功放后级为什么好多电容功率输出下降至零从而达到快速保护功率放大器的目的。

[0018]所述d类功放后级为什么好多电容驅动模块由74HC00型高速与非门芯片U

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