LM1875功放原理

1、LM1875 20W音頻功率放大器概述LM1875是一個(gè)集成的功率放大器，它能提供非常低的失真和高性能，非常適合消費(fèi)級(jí)的音頻應(yīng)用。LM1875能提供20W的功率，在負(fù)載4歐姆或者8歐姆，電源電壓±25V情況下。用一個(gè)8歐姆的負(fù)載和±30V的電源，它可能能提供超過(guò)30W的功率。這放大器只需要很少的外圍元件。它含有防止過(guò)載裝置包括電流過(guò)載限制和過(guò)熱自動(dòng)關(guān)閉。LM1875采用先進(jìn)的電子電路設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝，因此它甚至能在高輸出時(shí)候，低失真。其他出眾的產(chǎn)品特性有：高增益（High Gain），高轉(zhuǎn)換速率，和寬的功率寬帶，范圍寬的輸出電壓，高電流能力，和適應(yīng)范圍寬的電源電壓。這放大器是

2、內(nèi)置地補(bǔ)償?shù)暮头€(wěn)定的，為了那大于等于10的增益。功能 高于30W的輸出功率 AVO典型值是90dB 低失真：0.015%，1kHZ,20W 寬功率寬帶：70kHz 有AC和DC的對(duì)地短路保護(hù) 帶有假釋電路的熱保護(hù) 輸出高電流能力：4A 寬的電源電壓：16V-60V 內(nèi)阻輸出保護(hù)二極管 94dB的脈動(dòng)抑制 塑料功率封裝TO-220應(yīng)用 高性能音頻應(yīng)用系統(tǒng) 橋式放大器 立體播放機(jī) 伺服放大器 儀表系統(tǒng)接線圖典型應(yīng)用絕對(duì)最大額定參數(shù)（標(biāo)記一）電源電壓60V輸入電壓 Vee到Vcc貯存溫度-65到150節(jié)點(diǎn)溫度150引腳穩(wěn)定（焊接中，10秒）JC=3JA=73電氣特性VCC=+25V，-VEE=-25

3、V,TAMBIENT=25，RL=8歐，AV=20（26dB），fo=1kHz，若不另外說(shuō)明參數(shù)條件典型值經(jīng)驗(yàn)范圍單位電源電壓Pout=0W70100mA輸出功率（標(biāo)記2）THD=1%25WTHD（標(biāo)記2）Pout=20W，fo=1KHzPout=20W，fo=20kHzPout=20W,RL=4歐姆，fo=1kHzPout=20W， RL=4歐姆，fo=20kHz%偏移電壓±1±15mV輸入偏置電流±±2 A輸入偏移電流0±A增益帶寬產(chǎn)出fo=20kHzMHz開(kāi)環(huán)增益DC90dB電源電壓抑制比VCC，1kHz，1VrmsVEE，1kHz，1V

4、rms95835252dBdB最大的轉(zhuǎn)換速率20W，8歐姆，70kHz BW8V/us電流限制VOUT=VSUPPLY-10V43A等價(jià)輸入噪聲電壓Rs=600歐姆，CCIR3Vrmslm1875功放電路lm1875 是一款功率放大集成塊！ 是美國(guó)國(guó)半公司研發(fā)的一款功放集成塊！ 它在使用中外圍電路少 而且有完善的過(guò)載保護(hù)功能！ 它為五針腳形狀！ 一針腳為信號(hào)正極輸入 二針腳為信號(hào)負(fù)極輸入三針腳接地 四針腳電源正極輸入 五針腳為信號(hào)輸出 LM1875制作功放電路如下LM1875采用TO-220封裝結(jié)構(gòu)，形如一只中功率管，體積小巧，外圍電路簡(jiǎn)單，且輸出功率較大。該集成電路內(nèi)部設(shè)有過(guò)載過(guò)熱及感性負(fù)載

5、反向電勢(shì)安全工作保護(hù)。相關(guān)數(shù)據(jù)電壓范圍：?jiǎn)坞妷?560V ,或±30V 靜態(tài)電流：50mA 輸出功率：30W 諧波失真：0.015%，當(dāng)f=1kHz，RL=8，P0=20W時(shí) 額定增益：26dB，當(dāng)f=1kHz時(shí) 工作電壓：±25V 轉(zhuǎn)換速率：18V/S (9V/S) 電路原理LM1875采用TO-220封裝結(jié)構(gòu)，形如一只中功率管，體積小巧，外圍電路簡(jiǎn)單，且輸出功率較大。該集成電路內(nèi)部設(shè)有過(guò)載過(guò)熱及感性負(fù)載反向電勢(shì)安全工作保護(hù)。LM1875功放板由一個(gè)高低音分別控制的衰減式音調(diào)控制電路和LM1875放大電路以及電源供電電路三大部分組成，音調(diào)部分采用的是高低音分別控制的衰減式

6、音調(diào)電路，其中的R02，R03，C02，C01，W02組成低音控制電路；C03，C04，W03組成高音控制電路；R04為隔離電阻，W01為音量控制器，調(diào)節(jié)放大器的音量大小，C05為隔直電容，防止后級(jí)的LM1875直流電位對(duì)前級(jí)音調(diào)電路的影響。放大電路主要采用LM1875，由1875，R08，R09，C066等組成，電路的放大倍數(shù)由R08與R09的比值決定，C06用于穩(wěn)定LM1875的第4腳直流零電位的漂移，但是對(duì)音質(zhì)有一定的影響，C07，R10的作用是防止放大器產(chǎn)生低頻自激。本放大器的負(fù)載阻抗為416。  為了保證功放板的音質(zhì)，電源變壓器的輸出功率不得低于80W，輸出電壓為

7、2*25V，濾波電容采用2個(gè)2200UF/25V電解電容并聯(lián)，正負(fù)電源共用4個(gè)2200UF/25V的電容，兩個(gè)104的獨(dú)石電容是高頻濾波電容，有利于放大器的音質(zhì)。 裝配與調(diào)試工具準(zhǔn)備：20W電烙鐵一把，萬(wàn)用電表一個(gè)，尖嘴鉗一把，螺絲刀一把，焊錫絲和松香水若干。 準(zhǔn)備焊接：焊接時(shí)先焊接跳線，再焊接電阻，再焊電容，再焊整流管，再焊電位器，最后焊LM1875，焊接LM1875前須先把LM1875用螺絲固定在散熱片上，否則在最后裝散熱片時(shí)螺絲很難打進(jìn)去。LM1875與散熱片接觸的部分必須涂少量的散熱脂，以利散熱。焊接時(shí)必須注意焊接質(zhì)量，對(duì)于初學(xué)者，可先在廢舊的電路板上多練習(xí)幾次，然后再正式焊接。 調(diào)試

8、：本功放板調(diào)試特別簡(jiǎn)單，電路板焊好電子元件后，要仔細(xì)檢查電路板有無(wú)焊表，最好是錯(cuò)的地方，特別要注意有極性的電子零件，如電解電容，橋式整流堆，一旦焊反即有燒毀元器件之險(xiǎn)，請(qǐng)?zhí)貏e注意。接上變壓器，放大器的輸出端先不接揚(yáng)聲器，而是接萬(wàn)用電數(shù)顯的，萬(wàn)用表置于DC*2V檔。功放板上電注意觀察萬(wàn)用電表的讀數(shù)，在正常情況下，讀數(shù)應(yīng)在30mV以內(nèi)，否則應(yīng)立即斷電檢查電路板。若電表的讀數(shù)在正常的范圍內(nèi)，則表明該功放板功能基本正常，最后接上音箱，輸入音樂(lè)信號(hào)，上電試機(jī)，旋轉(zhuǎn)音量電位器，音量大小應(yīng)該有變化，旋轉(zhuǎn)高低音旋鈕，音箱的音調(diào)有變化。 值得一試的實(shí)驗(yàn)：將C6短路，用萬(wàn)用表測(cè)LM1875輸出端的直流電位， &#

9、160; ，用萬(wàn)用表測(cè)LM1875輸出端的直流電位，看直流電位是否在30MV以內(nèi)，如果是的話，則C6這個(gè)電容可以省掉，這樣的話，此放大板就成一個(gè)純直流看是否是在30MV以內(nèi)，然后接上音箱試兩小時(shí)功放了。 詞條圖冊(cè)更多圖冊(cè)標(biāo)記1：“絕對(duì)最大額定參數(shù)”表明那范圍如果被超出將會(huì)有可能燒壞器件。工作范圍表明那條件是可工作，但是不保證是實(shí)際工作的范圍。標(biāo)記2：假設(shè)使用的散熱片是有1/W的熱電阻和對(duì)室溫25熱量無(wú)阻礙。因?yàn)檫@個(gè)輸出電流限制有負(fù)溫度系數(shù)，這最大的功率輸出給4歐姆的負(fù)載時(shí)候可能會(huì)輕微地減弱，當(dāng)溫度超過(guò)55。應(yīng)用提示穩(wěn)定性LM1875，是設(shè)計(jì)于環(huán)路穩(wěn)定增益大于10的，但是對(duì)于其他高電流

10、放大器一樣，在某些情況下LM1875會(huì)自激。這通常是因?yàn)镻CB設(shè)計(jì)時(shí)候，輸入或者輸出耦合影響。正確的布線是非常重要的。當(dāng)LM1875安裝在類似如本表單所示的PCB上會(huì)穩(wěn)定，有時(shí)候可以改變布線去適應(yīng)某些特殊的應(yīng)用。當(dāng)設(shè)計(jì)另外一塊電路板時(shí)候，把負(fù)載地（load ground）、輸出補(bǔ)償?shù)兀╫utput compensation ground）、和低電平地（low level ground）反饋和輸入地，通過(guò)不同的路徑匯入到一點(diǎn)。另外大電流流過(guò)“地導(dǎo)體”，將會(huì)產(chǎn)生非常大的影響成為一種雜質(zhì)信號(hào)，從而導(dǎo)致高頻振蕩或者嚴(yán)重失真。把補(bǔ)償器件和0.1uf的去耦電容盡量地接近LM1875，以起到減少電路板布線帶

11、來(lái)的電阻和電容。同樣道理，那這些元件的地回路也應(yīng)該盡量地短。偶爾地，輸出的導(dǎo)線（成為了天線）會(huì)耦合到空氣中的信號(hào)，而形成高頻自激。這通常發(fā)生在，高電源阻抗或者輸入導(dǎo)線過(guò)長(zhǎng)。這問(wèn)題可以用一個(gè)小電容（50pF-500pF）連在輸入回路上，來(lái)解決。大部分功率放大器不能驅(qū)動(dòng)高的電容性負(fù)載，同樣，LM1875也不行。如果LM1875的輸出是直接與一直電容連接，并且無(wú)電阻串聯(lián)，那方波響應(yīng)將會(huì)產(chǎn)生鳴叫如果那電容高于0.1uF。這放大器能夠典型地驅(qū)動(dòng)一個(gè)大約高于2uF的電容性負(fù)載，而且無(wú)產(chǎn)生振蕩，但這一般是不推薦的。如果高電容性負(fù)載是希望想要，一個(gè)電阻（最少1歐姆）應(yīng)該與LM1875的輸出串聯(lián)。一個(gè)方法通常去

12、保護(hù)放大器不處于低電阻在高頻的情況，是用一個(gè)10歐姆的電阻與5uH的電感并聯(lián)。失真之前所講的電路板接地技術(shù)是可以幫助減少失真的。為了更低的THD（失真率），把電源布線和引線與LM1875的輸入的布線和引線分開(kāi)，是非常必要的。這樣可以防止電源回路非常大和非線性電感耦合到LM1875的輸入回路。電源線應(yīng)該絞合在一起，并且遠(yuǎn)離電路板。在電源線接入電路板的地方，電源線應(yīng)該垂直于電路板接入，并且至少有好幾英寸。在一塊合理布局的電路板上，THD水平可達(dá)到：在20KH，10W輸出，8歐姆負(fù)載的情況下，最少低于0.05%，在1KHz，低于0.02%。電流限制和安全工作區(qū)域保護(hù)一個(gè)功率放大器的輸出三極管會(huì)被過(guò)大

13、的電源電壓、電流或者功率耗散燒毀。放大器供電電壓是受外部電源設(shè)計(jì)的限制，然而，最大輸出驅(qū)動(dòng)電流通常是受內(nèi)部電流某些確定值限制。短時(shí)間功率耗散是通常不會(huì)被整塊音頻功率放大器限制的，因此，這成了個(gè)問(wèn)題當(dāng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)無(wú)功負(fù)載時(shí)候，會(huì)在輸出三極管產(chǎn)生巨大的電流。LM1875不但可以限制大約4A電流，并且可以減少電流，當(dāng)高電壓加載在一個(gè)輸出三極管的時(shí)候。當(dāng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)非線性的無(wú)功負(fù)載（例如：電動(dòng)機(jī)或者揚(yáng)聲器）并內(nèi)置繼電器的時(shí)候，這很可能會(huì)導(dǎo)致放大器輸出會(huì)連上一個(gè)負(fù)載，這個(gè)負(fù)載的路。這是LM1875的內(nèi)部電路的一部分，無(wú)需額外加入其他器件，當(dāng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)功負(fù)載的時(shí)候。熱保護(hù)終端電源會(huì)試圖擾動(dòng)放大器的供應(yīng)電源。

14、這樣的情況能夠減弱輸出三極管的能力或者全部回路產(chǎn)生災(zāi)難性的失敗。對(duì)付這種破壞機(jī)理，標(biāo)準(zhǔn)的保護(hù)是用一對(duì)二極管連接放大器的輸出和供電電LM1875有一套完善的熱保護(hù)設(shè)計(jì)去防止長(zhǎng)時(shí)間的熱應(yīng)力破壞這裝置。當(dāng)核心溫度高達(dá)170°C的時(shí)候，LM1875會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。它從新工作，當(dāng)核心溫度循環(huán)帶來(lái)的壓力加強(qiáng)了它在持續(xù)故障條件下的可靠性。下降到145，但如果這溫度繼續(xù)開(kāi)始上升，自動(dòng)關(guān)閉會(huì)動(dòng)作在150。因此，這裝置是允許暫時(shí)性相對(duì)高溫的，但持續(xù)性的故障將會(huì)限制核心溫度的最大值。這很大地為IC減少熱應(yīng)為這核心溫度系統(tǒng)是直接依靠散熱片，這散熱應(yīng)該挑選低熱阻抗的材料，以足夠不使到熱關(guān)閉發(fā)生在正常運(yùn)行的情況下。

15、盡可能用最好的散熱片在系統(tǒng)的成本和空間的限制的條件下，將可以加強(qiáng)任何功率半導(dǎo)體設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作的穩(wěn)定性。能量損耗和散熱LM1875必須總是工作有散熱片的條件下，盡管它不需要驅(qū)動(dòng)一個(gè)負(fù)載。這設(shè)備最大的空載電流是100mA，以至在60V的供應(yīng)電壓加載在LM1875上必然會(huì)消耗6W的能力。這54/W TO-220封裝的結(jié)至環(huán)境熱阻（junction-to-ambient thermal resistance）會(huì)導(dǎo)致核心溫度上升324（相對(duì)環(huán)境），所以那熱保護(hù)電路將會(huì)把放大器關(guān)閉，如果放大器工作時(shí)候不加散熱器。在需要的應(yīng)用情況下，為了確定適當(dāng)?shù)纳?，LM1875的熱耗散在那應(yīng)用的條件必須知道。當(dāng)那負(fù)載是

16、電阻性的，這最大的平均功率IC將要散發(fā)的大約近似：VS是加載在LM1875的總電源電壓，RL是負(fù)載電阻，和PQ是靜態(tài)功耗。上面的方程式只是一個(gè)近似的方程，假設(shè)在理想的CLASS B（乙類輸出）輸出模式和所有其他元器件都是恒定不變的功率損耗。那“Power Dissipation vs Power Output”（功率損耗與功率輸出）曲線表示了Lm1875在不同的電源供電和不同的輸出電阻的時(shí)候相對(duì)應(yīng)狀態(tài)。例如，如果LM1875是工作在電源電壓50V，負(fù)載電阻8歐姆，它能有19W的內(nèi)部功率耗散。如果核心溫度一直低于150（即是相當(dāng)于室溫的70。），那么總的結(jié)至環(huán)境熱阻一定要低于用JC=2/W。TO-220封裝的LM1875到散熱片（the case-to-heat-sink）的熱阻是隨著LM1875與散熱片的介質(zhì)不同而不同。在光滑情況下，金屬與金屬之間的熱阻大概是1/W。/W-2/W。這是一個(gè)非常大的散熱片，這可能是不現(xiàn)實(shí)，在某些應(yīng)用下。如果應(yīng)用上因?yàn)槌叽绾统杀径枰粔K小一些的散熱片，這里有兩個(gè)代替的方案?！綞M00001】最大的工作溫度為50（122/W，如果LM1875與散熱片的表明是光滑，潤(rùn)滑的。注意：當(dāng)使用單電源，從LM1875最大地散去熱量能成功，通過(guò)直接