IRS2092音頻驅動器IC制作D類功放電路時注意事項

1、僅供個人參考IRS2092音頻驅動器IC制作D類功放電路時注意事項文章來源：更新時間：2010-12-22 0:55:431)對于過流保護設置值問題：電流保護閥值選?。毫鬟^FET的電流包括音頻輸出和LPF濾波網(wǎng)絡電流，所以；實際要求 設置值要高于音頻電流峰值。我比較喜歡這樣選取：功放飽和輸出時的最大輸出電流 X1.5; 2) RDSO隨?。嚎梢愿鶕?jù)實際最高工彳溫度選取，通?？梢匀?5C時的RDSONfi; 3)有了電流和RDSON就可以選IC的保護值了。這里需要注意的是大電流下的 FET開關波型應 該是很干凈的方波，如果有毛刺的話，可以適當增加柵電阻和優(yōu)化退耦結構。對于直流輸 出問題：可能重載

2、時；電源電壓跌落，但；由于變壓器或負載正負不對稱，正負電源電壓 跌落不一致，致使功放某一半波提前飽和輸出了。出現(xiàn)這問題時；通常不是功放問題，你 可以略微提高電源電壓增加水塘電容試試。2) 一般理想的工程條件下，半橋工作的實際死區(qū)時間越短越好，最小可以設置到10納秒3) IRS2092s做全頻功放時應注意的問題，最好能選擇線性度比較好的元件，調制頻率選 擇在300400KHz適當匹配LC濾波器的L/C的值，可以比較要的解決問題。推薦 L選取1822仙H如果要進一步改善平坦度，L可以取到10仙H,同時；調制頻率提高到400KHz左 右。4） PWMM制及咔噠聲抑制問題：電路的過度過程不匹配，前級電

3、源電壓降落引起的電壓飄逸被后級放大造成的。調整一下時續(xù)可以解決問題。另： IRS2092/S 已經(jīng)在 IC 內加入開關機消“咔噠”功能。一般無需外加電路。5）針對不同Qg的MOS柵電阻怎么選擇，Qg太大2092發(fā)熱非?？斓慕鉀Q：可以用降頻或增加柵電阻方式降低IRS2092 的溫升， 一般； Qg 和開關頻率并不是IC 發(fā)熱的主要原因，發(fā)熱可能更多的源于開關管產生的電壓過沖，改善PCB布線和退耦可以抑制IC發(fā)熱。對于300W額定輸出功率，推薦IRFI4020-117P會更好些。6）做500W勺功放可以用IRS2092搭配IRF6785MTRPbF5并,PCB設計合理的話；THD+N 可以達到0.

4、02%以上的水平。IRFB4227 也可以用在這寬功放中，只是效果會差些。7）對于MOST的發(fā)熱，MOSt發(fā)熱是多種原因造成的，首先；電壓電流規(guī)格要合適，過大 或過小都會加重發(fā)熱量。其次；選用專用驅動 IC和MOSFET再次；注意PCB設計布局， 選擇合適的安裝位置和規(guī)格。8）用IRS2092 實現(xiàn)更大功率輸出時建議不要擴流，否則；很難保證匹配精準。IRS2092 做千瓦以下級的功放已經(jīng)足夠了。9） D 類功放在高音部分變音是因為：LC 濾波器和調節(jié)器都是低通結構，它們對高頻信號都有一定的衰減，就會聽到變音?？梢愿纳七@兩部分的參數(shù)，達到要求的帶寬10） IR最新的MP4 MP5和MP7這三個D

5、EMOS,它們的頻帶都可以達到 24K之上，在4歐 姆條件下，比最早的DEMO&微一點加寬，如果帶8歐姆負載的話，其實帶寬遠超過48K 了， 主要是內部有個LC 濾波器的帶寬把它抑制了。為保證音頻帶寬的足夠寬度，兼顧本身功耗相對比較低的要求，用了一個22 微亨的電感，如果說需要把帶寬加寬，只要把這個電感值略微減少，比如說16到18微亨，它的帶寬就可以加寬，音響功放本身達到60K,是沒有任何問題的，經(jīng)測試，功放完全可以帶 3ohm或2ohm負載由于演示板內部選擇的過優(yōu)保護點和MOSFE真按照4ohm負載設置，它并不能夠在兩歐姆的時候輸出功率加倍。另外；這 個電路目前是非常穩(wěn)定。11)死區(qū)

6、時間對THD的有多大影響？死區(qū)對THD的影響是非常的大的，實際上相當于對正弦波的波低削了一下，如果做諧波測 試的話，增加的主要是三次諧波，它尤其對音色的影響更是很大，我們曾經(jīng)測試過，如果 說有個50納秒的死區(qū)時間的話，如果沒有做反饋，THD的值可以達到2.8%,如果聽音的話， 會感到非常的干澀，所以說死區(qū)時間對 THD是非常重要的，所以在這里強調一點是高底邊 的互鎖匹配和MOSFET勺QGDS個值，還有MOSFET勺引線電感。12) IR2092做低音炮時的載波頻率計算和測試：IR2092由二介反饋電容大小來決定的，在決定了輸入阻抗和輸出阻抗，這兩個電容決定了 它的頻帶，一般來講，我們建議在低

7、音功放場合，調制頻率一般是限制48k到100K之間,實際上對于低音炮來講，它的輸出頻率通常不會超過 600赫茲，100K的調制頻率對600赫 茲來說已經(jīng)是足夠了。比較低的調制頻率，可以允許MOSFET勺開關速度相對比較慢，以獲 得更低的噪音，也可以降低總體開關損耗，把效率提高到百分之98的水平，因為把調制頻 率降低以后，輸出電感通常要加大的，按照我們目前的經(jīng)驗，如果是帶1歐姆的低音喇叭的話，那么濾波電感一般可以選擇在 60微亨左右，這個時候低音比較渾厚。13）。避免噪音干擾主要有幾方面，一方面是選用專用的驅動器和專用的 MOSFET這樣它的噪音會非常的低，我們現(xiàn)在的 IRAUDIOMP本口 M

8、P5的DEMOS,可以直接接收音機而不會干擾。這可能是業(yè)界唯一的解決 方案。第二點，我們的PCB設計是非常有特色的，元器件線連接是非常專業(yè)的，是解決前 期噪音的方法之一，總體來講，D 類功放的設計要求很高，主要原因是內部頻率比較高，這樣MOSFETfe流會被調制分割，里面有非常高的射頻分量，這些分量會在PCB上面產生聚膚效應。高頻噪音如果擴散；就會調制運算放大器產生一些背景噪音，這需要多方面的技巧去解決，另一方面2092 集成了高（射）頻噪音免疫的放大器。所以D 類放大器里面要解決多種問題，很多理論已經(jīng)超出了傳統(tǒng)AB 類放大器的知識范疇。D 類放大器設計很講究效率，而AB 類更多的是講的是信號

9、保真，由此；增加了很多的要求，對現(xiàn)在的工程師來講，設計D 類功放；遇到更多的是挑戰(zhàn)，但是這個背后將是獲得更高的效率和更好的音質的成就。14） D 類功放是一個系統(tǒng)，除了效應管以外，還是需要驅動器，電容電感等等，由于它是工作在大功率條件下，它的材質，屏蔽性和放置方式都是非常講究的，首先，電感我們推薦盡可能做屏蔽性結構，比如說是用 PM或者是PQ結構，當然是最好的，即使用這些結構會發(fā)現(xiàn)磁場的輻射方向是不一樣的，有些是前后的，有些是向下的，這些方向必須正交于PCB的信號線的布局方向，這樣不會有磁場的干擾進入到系統(tǒng)里面，或者是干擾最小，這 樣系統(tǒng)就可以獲得最好的效益。15）關于死區(qū)時間選擇：死區(qū)時間設

10、置和客戶選用的 MOSFE修數(shù)是密切相關的，原因有兩 方面，一方面是各款MOSFET密勒效應不一樣，即便MOSFET勺驅動電阻相等，但由于Qgd 不相同，不同程度抑制了 MOSFET斷，所以對死區(qū)時間要相應的放長，另外各款MOSFETJ 生二極管的恢復速度不同，等效導通時間不等，設置死區(qū)時間一定要長于 MOSFETJ生二極 管的恢復時間，否則就會形成比較嚴重的短路，功放對這類噪音非常敏感。所以要注意，MOSFET勺寄生二極管必須是肖特基的，否則你會發(fā)現(xiàn)，它的發(fā)熱量至少會提高一倍，音色 也會硬很多。16）關于肖特基二極管，市面上面是沒有一個理想的肖特基，理想的肖特基是要求壓降在0.25V 以下，

11、 目前來講只有15V 的肖特基接近這個值。無論是多么理想的肖特基，在 MOSFE 不得用于商業(yè)用途僅供個人參考上面并聯(lián)是不可取的，主要原因是 MOSFE配一個個體結構，它的引線電感通常是在 13nH,同樣電流肖特基管通常也是T-220 封裝，它們的引線電感值接近。為了在摩斯管關斷的時候，把電流擠到旁邊的肖特基管里面去（MOSFETJ生二極管壓降通常是在0.6伏左右）， 所有引線感應電壓不能超過0.6伏，否則；寄生二極管就會開啟。MOSFETK肖特基并聯(lián)時， 從MOSFETt芯看，引線電感是串聯(lián)的。對于一個超過 20nH的電感，感應電壓又不能超過 0.6 的條件下，它允許電流非常非常小的，所以說

12、當功率稍微大點的時候，肖特基并聯(lián)作用將基本消失殆盡，所以原則講是不建議并聯(lián)肖特基在MOSFETto17）音響專用MOSFET®普通開關型MOSFET勺主要區(qū)別是什么？音響專用MOSFE刷普通開關型MOSFET勺區(qū)別是在三個方面，第一點是音響專用的 MOSFE- 是肖特基型的，由于它的調制頻率達到了 400K,電壓基本上要達200伏，在這個電壓下面 硬開關工作，而且；每周期都有續(xù)流要求，對 MOSFETS求遠超過普通開關電源，所以它的 MOSFETS須是肖特基型2構。第二點是 MOSFET勺Qgd的值也是不同的，專用摩斯管的值 是優(yōu)化的，Qgd值的減小能夠保證輸出的脈寬精度，而我們普通

13、的開關型的MOSFET它主要強調的是成本和開關損耗的綜合值。它對脈寬的損失并不考慮，普通開關型的MOSFE喻 出的主要是PWMB號，它不對高頻響應做任何處理，而專用音響MOSFE帙求響應到24K以 上的頻帶，所以它的響應是非常的快。第三，柵寄生內阻。音響的MOSFET寸脈沖奇變的抑制能力要高于開關電源的 MOSFET專用的MOSFE硼寄生內阻通常在1歐姆左右，這個值 已經(jīng)遠遠的小于驅動電阻，而開關型的值通常在十幾歐姆到幾十歐姆，專用音響MOSFE， T控制這個值后，能有效保證脈沖寬度的精準，音響的 MOSFEf口普通的MOSFET勺區(qū)別是非 常大，有興趣的話，對比兩個摩斯管的測試結果，會發(fā)現(xiàn)無

14、論是從功耗還是從音質上面來 講，區(qū)別是非常明顯的。18）在半橋電路結構設計中，為甚么有時母線電壓會上升？喇叭是一個特殊的東西，表面看；它是歐姆型的，但；由于本身固有頻率特性的限制，在廣譜的頻率/功率范圍，阻抗呈山脈起伏似的變化。在輸出的頻率高于它本身的頻率，它表現(xiàn)出容性阻抗；低于頻率諧振點時表現(xiàn)為感性。對于擁有多個諧振點；且是非完全彈性型變體的喇叭而言，阻抗變化非常復雜。這些感性或容性特性表明，喇叭會在不同時間儲存 或釋放或大或小的能量，它會在電環(huán)路里面形成能量循環(huán)，就是說喇叭里面的機械動能或電磁能量會被D類調制開關回收到電源里面或充到喇叭里，這時候會發(fā)現(xiàn)電源電容電壓會 升起或下降，同樣當喇叭

15、在輸出功率的時候，它也會把電容里面的能量放到喇叭里推動音 盆，作為音頻的動力，這時候會發(fā)現(xiàn)電源是波動的了，這也是效率會非常高的原因，它會 把未專換有效機械動能的能量和一些無功阻抗分量寄存循環(huán)能量會全部回收起來，而AB類是無法回收的，正因為如此，D類功放的阻尼系數(shù)和效率遠遠超過 AB類，通常條件下，如 果D類功放做的好的話，它的阻尼系數(shù)可以達到110dB。19) D類功放的輸出濾波電感怎樣選擇？輸出濾波電感發(fā)熱量大是什么原因？怎樣解決？這類功放的材質目前有兩種用的比較多，一種稱之為醒鐵粉材料，實際上是一種超細微鐵粉材料，用環(huán)氧樹脂混合澆鑄形成的環(huán)。另外一個就是常見的國產的 R2KBD材料，這個材

16、 料的性能原則上講是超過PC40主要原因是RKBD材料它的磁感弓®度可以達到4800左右， 而PC40只能達至IJ 3500左右。R2KBD材質店里溫度達到250° C,遠高于PC40從抗音頻 飽和程度和可靠性講來講，國產材料優(yōu)于進口材料。20)大電流場效應管與IR的驅動電流的關系是如何？MOSFETH!的時候，最重要的是有一個電強壓的方式來啟動，當我們輸入電壓到柵級的時 候，就好像是我們加電壓在電容上面一樣， 所以我們開通MOSFET勺時候，小電流的MOSFE- 的柵電容是會比較大的，會影響功放開關的表現(xiàn)從而影響音質，所以大電流場效應管要考 慮到驅動電流是多大，并配以適當 Qg的MOSFET.IRS2092典型應用電路圖不得用于商業(yè)用途IRS2092VAACSHGN。VBIN-HOCOMPVSCSDVCCVSSIjOVREFCOMOCSEDTHz>-J4僅供個人用于學習、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kom