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一种无输出变压器的功率放大器应用介绍

电源联盟 2017-10-24 08:52 次阅读
OTL是英文Output Transformer Less Amplifier的简称,是一种无输出变压器的功率放大器

一. OTL电子管功放电路的特点    普通电子管功率放大器的输出负载为动圈式扬声器,其阻抗非常低,仅为416Ω。而一般功放电子管的内阻均比较高,在普通推挽功放中屏极至屏极的负载阻抗一般为510kΩ,故不能直接驱动低阻抗的扬声器,必须采用输出变压器来进行阻抗变换。由于输出变压器是一种电感元件,通过变压器的信号频率不同,其电感线圈所呈现的阻抗也不同。为了延伸低频响应,线圈的电感量应足够大,圈数也就越多,因此在每层之间的分布电容也相应增大,使高频扩展受到限制,此外还会造成非线性失真与相位失真。    为了消除这些不良影响,各种不同形式的电子管OTL无输出变压器功率放大器应运而生,许多适用于OTL功放的新型功率电子管在国外也不断被设计制造出来。电子管OTL功率放大器的音质清澄透明,保真度高,频率响应宽阔,高频段与低频段的频率延伸范围一般可达10HZ100kHz,而且其相位失真、非线性失真、瞬态响应等技术性能均有明显提高。

电子管OTL功放电路的形式    1(a)~图1(f)OTL无输出功放基本电路。图1(a)和图1(b)OTL功放两种供电结构的方式,即正负双电源式和单电源供电方式。在正负双电源式OTL功放中,中心为地电位。这样可保证推挽电路的对称性,因此可以省略输出电容,使功放的频率响应特性更佳。单电源式OTL电路为了使两只推挽管具有相同的工作电压,必须使中心点的工作电压等于电源电压的一半。同时,其输出电容C1的容量必须足够大,不影响输出阻抗与低频响应的要求。

1(c)和图1(d)OTL功放电子管栅极偏置的取法。由于上边管阴极不接地,因此上边管的推动信号由栅极与阴极之间加入,而下边管的推动信号可由栅极与地之间加入。至于其偏置方式,上边管可通过中心点对地分压后取出,而下边管的偏置电压必须另设专门的负压电源来供给。    1(e)和图1(f)OTL倒相电路的应用。图1(e)为采用屏阴分割式倒相电路对OTL功放进行激励。只要倒相管的屏极负载电阻RL与阴极负载电阻RK的阻值相等,其输出的激励电压总能获得平衡。    1(f)为采用共阴极差分式倒相电路。由于共阴极电阻RK,的阻值较大,具有深度负反馈作用,故电路稳定可靠。同时,只要担任差分放大的上管与下管的屏极负载电阻取值相等,其两管的屏极总能输出一对相位相反、幅值相等的推动信号电压。

三、OTL功放电路的选管    对于电子管OTL功放的输出级,不是所有功率电子管均能适用,必须选用符合如下条件的功率电子管才能取得良好的效果。1.低内阻特性    一般功率电子管的屏极内阻为10kΩ左右,不适用于OTL功放。OTL功放必须选用屏极内阻在200800Ω的功率电子管。这些低内阻功率电子管有6AS76N5P6C33C-B60806336等。2.低屏压、大电流特性    一般功率电子管的屏极电压均为400V左右,高屏压电子管可达8001000V,而OTL功放必须选用屏极电压在150250V之间的低屏压、大电流特性的功率电子管来担任。以上所列低内阻功率电子管均具有低屏压、大电流的工作特性。此外还有6C196KD6421A6146等功率电子管。这些电子管本身具有低屏压、大电流特性,但其屏极内阻稍高,应多管并联才能适用于OTL功放。3.采用新型OTL功放专用功率电子管    这类电子管不仅内阻较低,而且具有低屏压、大电流特性,如6HB56LF617KV626LW630KD640KG6等。为了降低电子管灯丝的功耗,许多用于OTL功放的功率电子管的灯丝电压提高到2040V,以便于串联使用。

几种OTL功放典型电路1.新型三极功率管OTL功放    26C33 C-B三极管OTL功放电路图。本电路采用国外新型低内阻、大功率双三极管6C33C-BOTL功放,每个声道用一对6C33C-B作功率放大,在输出负载时,每声道的输出功率可达40W

 OTL功放输入级采用高放大系数双三极电子管12AX7组成前级差分兼倒相电路。该电路具有输入阻抗高、动态范围大的特点。为了拓宽频响、减小相位失真,输入级与推动级之间采用直接耦合的方式。为提高前级增益,在差分输入管12AX7的阴极加上-22 V 电压,并串接了一只1.1mA的恒流二极管,使前级工作更加稳定可靠。    推动放大级由中放大系数双三极电子管12BH7担任,该管特性与l2AU712JD85687等双三极管特性相近。为了增大屏极电流,提高推动级输出能力,特将两只三极管并联使用,每管屏极电压高达265V,组成共阴极推动放大电路。为提高推动级各项电性能、减小失真、拓宽频响,在两管的阴极加有较深的电流负反馈。    OTL功放输出级每个声道采用一对新型双三极功率电子管6C33C-B。前级一对幅值相等、相位相反的推动信号经过两只0.47 F电容耦合至功放管。    OTL功放级采用正负双电源形式,其功放级工作电压为±182V。功放管6C33C-B的栅极与阴极间的最高负压值为-60V,上边管的栅负压由单独的负压电源供给,下边管的栅负压则由另一组负电压供给。    为提高OTL功放的各项电性能,在OTL中点输出端与输入端之间通过1.8kΩ电阻加了适当的电压负反馈,使整机电性能稳定可靠。本机的频率响应为10Hz200kHz(±0.1dB)    OTL功放电源供给方面,功放级的正负高压由电源变压器中135V/1.3A绕组经二极管正反相整流滤波后取得±182V高压。输入级与推动级的屏极高压由电源变压器300V/0.1A绕组经二极管桥式整流滤波后输出+395V高压,并经去耦电阻降压后得到+265V+140V电压,分别供给12AX712BH7。栅负压电源分为两组,由电源变压器中的两个独立绕组60V/50mA经整流滤波后分别供给OTL功放管的栅极作为栅负偏压,并通过两只20kΩ可变电位器进行调节。灯丝电源分为3组,前级各声道为2组。功放管6C33C-B灯丝有两种用法,当串联使用时为12.6V/3.3A,并联使用时为6.3V/6.6A,本机采用的是串联方式。

2.普通三极管OTL功放    36KD6五极管OTL功放电路图。它是将普通束射四极管或五极功率电子管改为三极管接法的OTL功放,利用了电子管帘栅极在相同栅压下可以输出较大电流的特点。原来由于相对的屏极内阻较大,限制了工作电流,但改成三极管接法以后,帘栅极的电压与屏极电压处于同等电位,屏极内阻大幅度下降,加强了屏极承受较大电流的能力,因此能在低阻抗负载下输出较大功率。

对于普通功率电子管改成三极管接法的OTL功放来说,并不是所有功率管均能采用,必须选用屏极电压范围较大的束射四极管或五极功率电子管,如6KD66L66P3P6146等。同时,功放级还必须采用多只功率管并联的方式,在低阻抗负载时,每声道采用6只功率管并联才能符合低阻抗负载的要求,并且输出功率仅为30W 左右。

    OTL功放的输入级由高放大系数电子管6J2担任,可将输入的音频信号进行较大幅度提升,单级电压增益可达30dB以上。经放大后的信号电压采用直接耦合的方式传输至倒相级。倒相级由高屏压双三极管6SN7担任,屏极电压取值为340V。由该管组成屏阴分割式倒相电路,屏极与阴极的负载电阻均取值为33kΩ。这样,在输出端即可取得一对幅值相等、相位相反的推动信号电压。

    OTL功放级采用SEPP并联推挽电路,可选用6KD66L66P3P等屏压范围大的功放管,并将其改为三极管接法。采用6只功放管并联的输出方式,使输出阻抗达到816Ω

    功放级电源为正负双电源形式,取值为±230V。功放管栅极负压应根据不同功率管特性决定,上边管与下边管通过各自的分压网络并通过调控电位器后获得。


原文标题:电子管OTL功放原理及电路

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AMC7834器件是一款针对功率放大器(PA)偏置的高度集成,低功耗,模拟监视和控制解决方案,能够对温度,电流和电压进行监控。 该器件集成了一个多通道12位模数转换器(ADC);八个12位数模转换器(DAC);四个高侧电流感测放大器,可以选择设置它们作为四个独立闭环漏极电流控制器的一部分;一个精确的片上温度传感器和两个远程温度二极管驱动器;四个可配置的通用I /O端口(GPIO);以及一个精确的内部基准。其高集成度极大地减少了组件数量,并且简化了PA偏置系统设计。 该器件具有功能集成和宽工作温度范围等诸多优势,因此适合用作多通道射频(RF)通信系统中PA的一体化,低成本偏置控制电路。凭借灵活的DAC输出范围和宽共模电压电流传感器,此器件可用作针对多种晶体管技术(例如LDMOS,GaA和GaN)的偏置解决方案.AMC7834功能集对通用监视器和控制系统而言同样有益。 德州仪器(TI)提供了一个完备的模拟监视和控制(AMC)产品系列,以满足各类应用不同的通道数,附加特性或者转换器解决方案需求。更多信息,敬访访问www.ti.com.cn/amc。 特性 8个具有可编程范围的单调性12位数模转换器(DAC) 4个双极DAC...
发表于 08-30 16:06 479次 阅读
AMC7834 AMC7834 集成功率放大器监视和控制系统

DRV594 +/-3A 高效 PWM 功率驱动器

DRV593和DRV594是高效率,高电流功率放大器,非常适合驱动2.8 V至5.5供电系统中的各种热电冷却器元件V.器件的操作仅需要一个电感器和电容器用于输出滤波器,从而节省了大量的印刷电路板面积。脉冲宽度调制(PWM)操作和低输出级导通电阻可显着降低放大器的功耗。 DRV593和DRV594在内部受到热和电流过载保护。当结温达到大约128°C时,逻辑电平故障指示信号发出信号,以便在放大器内部热关断电路激活之前进行系统级关断。当发生过电流事件时,故障指示器也会发出信号。如果过流电路跳闸,器件会自动复位(更多详细信息,请参见应用信息部分)。 根据系统要求,PWM开关频率可设置为500 kHz或100 kHz。为消除外部元件,DRV593的增益固定为2.3 V /V.对于DRV594,增益固定为14.5 V /V. 特性 与DRV591相比,操作将输出滤波器尺寸和成本降低50% ±3-A最大输出电流 低电源电压工作:2.8 V至5.5 V 高效率产生更少热量 过流和热保护 故障指示灯过流,热和欠压条件 两个可选择的开关频率 内部或外部时钟同步 针对EMI优化的PWM方案 < li> 9×9 mm PowerPAD™Quad Flatpack封装 应用 热电冷却器(TEC)驱动器 激...
发表于 08-10 17:43 144次 阅读
DRV594 +/-3A 高效 PWM 功率驱动器

DRV593 +/-3A 高效 PWM 功率驱动器

DRV593和DRV594是高效率,高电流功率放大器,非常适合驱动2.8 V至5.5供电系统中的各种热电冷却器元件V.器件的操作仅需要一个电感器和电容器用于输出滤波器,从而节省了大量的印刷电路板面积。脉冲宽度调制(PWM)操作和低输出级导通电阻可显着降低放大器的功耗。 DRV593和DRV594在内部受到热和电流过载保护。当结温达到大约128°C时,逻辑电平故障指示信号发出信号,以便在放大器内部热关断电路激活之前进行系统级关断。当发生过电流事件时,故障指示器也会发出信号。如果过流电路跳闸,器件会自动复位(更多详细信息,请参见应用信息部分)。 根据系统要求,PWM开关频率可设置为500 kHz或100 kHz。为消除外部元件,DRV593的增益固定为2.3 V /V.对于DRV594,增益固定为14.5 V /V. 特性 与DRV591相比,操作将输出滤波器尺寸和成本降低50% ±3-A最大输出电流 低电源电压工作:2.8 V至5.5 V 高效率产生更少热量 过流和热保护 故障指示灯过流,热和欠压条件 两个可选择的开关频率 内部或外部时钟同步 针对EMI优化的PWM方案 < li> 9×9 mm PowerPAD™Quad Flatpack封装 应用 热电冷却器(TEC)驱动器 激...
发表于 08-10 17:37 156次 阅读
DRV593 +/-3A 高效 PWM 功率驱动器

DRV591 高效 PWM 功率驱动器

DRV591是一款高效率,高电流功率放大器,适用于驱动2.8 V至5.5 V电源系统中的各种热电冷却器元件PWM工作和低输出级导通电阻可显着降低放大器的功耗。 DRV591内部具有热和电流过载保护功能。逻辑电平故障指示器在结温达到约130°C时发出信号,以便在放大器内部热关断电路激活之前进行系统级关断。当发生过电流事件时,故障指示器也会发出信号。如果过流电路跳闸,DRV591会自动复位(更多详细信息,请参见应用信息部分)。 根据系统要求,PWM开关频率可设置为500 kHz或100 kHz。为了消除外部元件,增益固定在大约2.3 V /V。 特性 ±3-A最大输出电流 低电源电压工作:2.8 V至5.5 V < li>高效率产生的热量 过流和过热保护 过流,过热和欠压条件下的故障指示灯 两种可选择的开关频率 内部或外部时钟同步 针对EMI优化的PWM方案 9×9 mm PowerPAD ?? Quad Flatpack 应用 热电冷却器(TEC)驱动器 激光二极管偏置 PowerPAD是德州仪器公司的商标。 参数 与其它产品相比 TEC/激光 PWM 功率放大器   Vs (Min) (V) Vs (Max) (V) rDS(on) (Ohms) Output Current (Typ) (A) ...
发表于 08-10 17:37 151次 阅读
DRV591 高效 PWM 功率驱动器

CC2595 用于 2.4GHz ISM 频带系统的射频前端发射功率放大器

CC2595是一款PA解决方案,可扩展任何Zigbee或蓝牙收发器的范围。它是一款经济高效的高性能RF前端,适用于2.4 GHz频段的低功耗和低电压无线应用。如果使用适当的外部元件,其单端RF输入和输出使其与任何制造商的收发器兼容。当使用发送/接收(T /R)开关和平衡 - 不平衡转换器时,它可以与现有和未来的CC24XX和CC25XX收发器产品连接。 CC2595通过提供功率放大器来扩展链路预算,以提高输出功率。它对高(+20 dBm)输出功率非常有效,使其适用于电池供电系统。 CC2595包含PA和RF匹配,可用于高性能无线应用的简单设计。它采用3×3mm,16引脚QFN封装,带有裸露焊盘。 特性 低成本和小包装 非常少的外部组件 2.0-V到3.6- V操作 掉电模式下小于1μA的电流消耗 低发送电流消耗 3 V时98 mA,+ 20.7 dBm输出(PAE) = 40%) 符合RoHS标准的3×3毫米QFN-16封装 参数 与其它产品相比 射频增益块放大器   Number of Channels (#) Frequency (Min) (MHz) Frequency (Max) (MHz) Noise Figure (Typ) (dB) P1dB (Typ) (dBm) Gain (Typ) (dB) Impedance Match...
发表于 08-10 16:12 63次 阅读
CC2595 用于 2.4GHz ISM 频带系统的射频前端发射功率放大器