
1)對于過流保護(hù)設(shè)置值問題:
電流保護(hù)閥值選取:流過FET 的電流包括音頻輸出和LPF 濾波網(wǎng)絡(luò)電流,所以;實(shí)際要求設(shè)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(shí)的最大輸出電流X1.5;2)RDSON選取:可以根據(jù)實(shí)際最高工作溫度選取,通常可以取85C 時(shí)的RDSON 值;3)有了電流和RDSON,就可以選IC 的保護(hù)值了。這里需要注意的是大電流下的FET 開關(guān)波型應(yīng)該是很干凈的方波,如果有毛刺的話,可以適當(dāng)增加?xùn)烹娮韬蛢?yōu)化退耦結(jié)構(gòu)。對于直流輸出問題:可能重載時(shí);電源電壓跌落,但;由于變壓器或負(fù)載正負(fù)不對稱,正負(fù)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(shí);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(shí)際死區(qū)時(shí)間越短越好,最小可以設(shè)置到10 納秒
3)IRS2092S 做全頻功放時(shí)應(yīng)注意的問題,最好能選擇線性度比較好的元件,調(diào)制頻率選擇在300~400KHz,適當(dāng)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18~22μH。如果要進(jìn)一步改善平坦度,L 可以取到10μH,同時(shí);調(diào)制頻率提高到400KHz 左右。
4)PWM 調(diào)制及咔噠聲抑制問題:電路的過度過程不匹配,前級電源電壓降落引起
的電壓飄逸被后級放大造成的。調(diào)整一下時(shí)續(xù)可以解決問題。
另:IRS2092/S 已經(jīng)在IC 內(nèi)加入開關(guān)機(jī)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)熱非常快的解決:可以用降頻或增加?xùn)烹娮璺绞浇档虸RS2092 的溫升,一般;Qg 和開關(guān)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(guān)管產(chǎn)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的功放可以用IRS2092 搭配IRF6785MTRPbF 兩并,PCB 設(shè)計(jì)合理的話;THD+N可以達(dá)到0.02%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MOS管的發(fā)熱,MOS 管發(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(qū)動IC 和MOSFET。再次;注意PCB 設(shè)計(jì)布局,選擇合適的安裝位置和規(guī)格。
8)用IRS2092 實(shí)現(xiàn)更大功率輸出時(shí)建議不要擴(kuò)流,否則;很難保證匹配精準(zhǔn)。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?yàn)椋篖C 濾波器和調(diào)節(jié)器都是低通結(jié)構(gòu),它們對高頻信號都有一定的衰減,就會聽到變音。可以改善這兩部分的參數(shù),達(dá)到要求的帶寬
10)IR 最新的MP4,MP5 和MP7 這三個(gè)DEMO 版,它們的頻帶都可以達(dá)到24K 之上,在4 歐姆條件下,比最早的DEMO略微一點(diǎn)加寬,如果帶8歐姆負(fù)載的話,其實(shí)帶寬遠(yuǎn)超過48K 了,主要是內(nèi)部有個(gè)LC 濾波器的帶寬把它抑制了。為保證音頻帶寬的足夠?qū)挾龋骖櫛旧砉南鄬Ρ容^低的要求,用了一個(gè)22 微亨的電感,如果說需要把帶寬加寬,只要把這個(gè)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(dá)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(fù)載由于演示板內(nèi)部選擇的過優(yōu)保護(hù)點(diǎn)和MOSFET 是按照4ohm 負(fù)載設(shè)置,它并不能夠在兩歐姆的時(shí)候輸出功率加倍。另外;這個(gè)電路目前是非常穩(wěn)定。
11)死區(qū)時(shí)間對THD 的有多大影響?
死區(qū)對THD 的影響是非常的大的,實(shí)際上相當(dāng)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(gè)50納秒的死區(qū)時(shí)間的話,如果沒有做反饋,THD 的值可以達(dá)到2.8%,如果聽音的話,會感到非常的干澀,所以說死區(qū)時(shí)間對THD 是非常重要的,所以在這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)是高底邊的互鎖匹配和MOSFET 的QGD 這個(gè)值,還有MOSFET 的引線電感。
12)IR2092 做低音炮時(shí)的載波頻率計(jì)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(gè)電容決定了它的頻帶,一般來講,我們建議在低音功放場合,調(diào)制頻率一般是限制48k 到100K 之間,實(shí)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(diào)制頻率對600 赫茲來說已經(jīng)是足夠了。比較低的調(diào)制頻率,可以允許MOSFET 的開關(guān)速度相對比較慢,以獲得更低的噪音,也可以降低總體開關(guān)損耗,把效率提高到百分之98 的水平,因?yàn)榘颜{(diào)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(yàn),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(gè)時(shí)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(qū)動器和專用的MOSFET,這樣它的噪音會非常的低,我們現(xiàn)在的IRAUDIOMP4 和MP5 的DEMO 版,可以直接接收音機(jī)而不會干擾。這可能是業(yè)界唯一的解決方案。第二點(diǎn),我們的PCB 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)要求很高,主要原因是內(nèi)部頻率比較高,這樣MOSFET 電流會被調(diào)制分割,里面有非常高的射頻分量,這些分量會在PCB 上面產(chǎn)生聚膚效應(yīng)。高頻噪音如果擴(kuò)散;就會調(diào)制運(yùn)算放大器產(chǎn)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(shè)計(jì)很講究效率,而AB 類更多的是講的是信號保真,由此;增加了很多的要求,對現(xiàn)在的工程師來講,設(shè)計(jì)D 類功放;遇到更多的是挑戰(zhàn),但是這個(gè)背后將是獲得更高的效率和更好的音質(zhì)的成就。
14)D 類功放是一個(gè)系統(tǒng),除了效應(yīng)管以外,還是需要驅(qū)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(zhì),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(jié)構(gòu),比如說是用PM 或者是PQ 結(jié)構(gòu),當(dāng)然是最好的,即便用這些結(jié)構(gòu)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(jìn)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(guān)于死區(qū)時(shí)間選擇:死區(qū)時(shí)間設(shè)置和客戶選用的MOSFET 參數(shù)是密切相關(guān)的,原因有兩方面,一方面是各款MOSFET的密勒效應(yīng)不一樣,即便MOSFET 的驅(qū)動電阻相等,但由于Qgd 不相同,不同程度抑制了MOSFET關(guān)斷,所以對死區(qū)時(shí)間要相應(yīng)的放長,另外各款MOSFET 寄生二極管的恢復(fù)速度不同,等效導(dǎo)通時(shí)間不等,設(shè)置死區(qū)時(shí)間一定要長于MOSFET 寄生二極管的恢復(fù)時(shí)間,否則就會形成比較嚴(yán)重的短路,功放對這類噪音非常敏感。所以要注意,MOSFET 的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(guān)于肖特基二極管,市面上面是沒有一個(gè)理想的肖特基,理想的肖特基是要求壓降在0.25V 以下,目前來講只有15V 的肖特基接近這個(gè)值。無論是多么理想的肖特基,在MOSFET 上面并聯(lián)是不可取的,主要原因是MOSFET 是一個(gè)個(gè)體結(jié)構(gòu),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(guān)斷的時(shí)候,把電流擠到旁邊的肖特基管里面去(MOSFET 寄生二極管壓降通常是在0.6 伏左右),所有引線感應(yīng)電壓不能超過0.6 伏,否則;寄生二極管就會開啟。MOSFET 和肖特基并聯(lián)時(shí),從MOSFET 管芯看,引線電感是串聯(lián)的。對于一個(gè)超過20nH 的電感,感應(yīng)電壓又不能超過0.6的條件下,它允許電流非常非常小的,所以說當(dāng)功率稍微大點(diǎn)的時(shí)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MOSFET 上。
17)音響專用MOSFET 和普通開關(guān)型MOSFET 的主要區(qū)別是什么?
音響專用MOSFET 和普通開關(guān)型MOSFET 的區(qū)別是在三個(gè)方面,第一點(diǎn)是音響專用的MOSFET 是肖特基型的,由于它的調(diào)制頻率達(dá)到了400K,電壓基本上要達(dá)200 伏,在這個(gè)電壓下面硬開關(guān)工作,而且;每周期都有續(xù)流要求,對MOSFET 要求遠(yuǎn)超過普通開關(guān)電源,所以它的MOSFET 必須是肖特基型結(jié)構(gòu)。第二點(diǎn)是MOSFET 的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,而我們普通的開關(guān)型的MOSFET,它主要強(qiáng)調(diào)的是成本和開關(guān)損耗的綜合值。它對脈寬的損失并不考慮,普通開關(guān)型的MOSFET 輸出的主要是PWM 信號,它不對高頻響應(yīng)做任何處理,而專用音響MOSFET,要求響應(yīng)到24K 以上的頻帶,所以它的響應(yīng)是非常的快。第三,柵寄生內(nèi)阻。音響的MOSFET 對脈沖奇變的抑制能力要高于開關(guān)電源的MOSFET,專用的MOSFET 柵寄生內(nèi)阻通常在1 歐姆左右,這個(gè)值已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于驅(qū)動電阻,而開關(guān)型的值通常在十幾歐姆到幾十歐姆,專用音響MOSFET,控制這個(gè)值后,能有效保證脈沖寬度的精準(zhǔn),音響的MOSFET 和普通的MOSFET 的區(qū)別是非常大,有興趣的話,對比兩個(gè)摩斯管的測試結(jié)果,會發(fā)現(xiàn)無論是從功耗還是從音質(zhì)上面來講,區(qū)別是非常明顯的。
18)在半橋電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,為甚么有時(shí)母線電壓會上升?
喇叭是一個(gè)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(diǎn)時(shí)表現(xiàn)為感性。對于擁有多個(gè)諧振點(diǎn);且是非完全彈性型變體的喇叭而言,阻抗變化非常復(fù)雜。這些感性或容性特性表明,喇叭會在不同時(shí)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(jī)械動能或電磁能量會被D 類調(diào)制開關(guān)回收到電源里面或充到喇叭里,這時(shí)候會發(fā)現(xiàn)電源電容電壓會升起或下降,同樣當(dāng)喇叭在輸出功率的時(shí)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(shí)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(jī)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?yàn)槿绱耍珼 類功放的阻尼系數(shù)和效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)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(zhì)目前有兩種用的比較多,一種稱之為醒鐵粉材料,實(shí)際上是一種超細(xì)微鐵粉材料,用環(huán)氧樹脂混合澆鑄形成的環(huán)。另外一個(gè)就是常見的國產(chǎn)的R2KBD 材料,這個(gè)材料的性能原則上講是超過PC40,主要原因是RKBD 材料它的磁感強(qiáng)度可以達(dá)到4800 左右,而PC40 只能達(dá)到3500 左右。R2KBD 材質(zhì)居里溫度達(dá)到250゜C,遠(yuǎn)高于PC40,從抗音頻飽和程度和可靠性講來講,國產(chǎn)材料優(yōu)于進(jìn)口材料。
20)大電流場效應(yīng)管與IR 的驅(qū)動電流的關(guān)系是如何?
MOSFET 開通的時(shí)候,最重要的是有一個(gè)電強(qiáng)壓的方式來啟動,當(dāng)我們輸入電壓到柵級的時(shí)候,就好像是我們加電壓在電容上面一樣,所以我們開通MOSFET 的時(shí)候,小電流的MOSFET 的柵電容是會比較大的,會影響功放開關(guān)的表現(xiàn)從而影響音質(zhì),所以大電流場效應(yīng)管要考慮到驅(qū)動電流是多大,并配以適當(dāng)Qg 的MOSFET.
IRS2092典型應(yīng)用電路圖

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