IR2092原理研究
程控交流电源主电路
采用国际整流器公司(IR) D类音频放大器的IRS2092,将误差放大器、PWM比较器、栅极驱动级电路和过载保护功能结合到一起,与IRS20955相比较具有很大的设计灵活性。用±100V供电时,最大输出功率可达500W,工作频率高达800kHz。如图4所示,它包括一个脉宽调制器、两个输出MOSFET和一个用于恢复被放大的音频信号的低通滤波器。由于输出500V正弦波有效值,输出端有一个低频升压变压器。音频输入信号与内部振荡器产生的三角波进行比较后,得到PWM信号,方波的占空比与输入信号电平成正比。没有输入信号时,输出波形的占空比为50%。图5显示了不同输入信号电平下所产生的PWM输出波形。
电流保护阀值选取:流过FET 的电流包括音频输出和LPF 滤波网络电流,所以;实际要求设置值要高于音频电流峰值。我比较喜欢这样选取:功放饱和输出时的最大输出电流X1.5;2)RDSON选取:可以根据实际最高工作温度选取,通常可以取85C 时的RDSON 值;3)有了电流和RDSON,就可以选IC 的保护值了。这里需要注意的是大电流下的FET 开关波型应该是很干净的方波,如果有毛刺的话,可以适当增加栅电阻和优化退耦结构。对于直流输出问题:可能重载时;电源电压跌落,但;由于变压器或负载正负不对称,正负电源电压跌落不一致,致使功放某一半波提前饱和输出了。出现这问题时;通常不是功放问题,你可以略微提高电源电压增加水塘电容试试。
2)一般理想的工程条件下,半桥工作的实际死区时间越短越好,最小可以设置到10 纳秒
3)IRS2092 做全频功放时应注意的问题,最好能选择线性度比较好的元件,调制频率选择在300~400KHz,适当匹配LC 滤波器的L/C 的值,可以比较要的解决问题。推荐L 选取18~22μH。如果要进一步改善平坦度,L 可以取到10μH,同时;调制频率提高到400KHz 左右。
4)PWM 调制及咔哒声抑制问题:电路的过度过程不匹配,前级电源电压降落引起
的电压飘逸被后级放大造成的。调整一下时续可以解决问题。
另:IRS2092S 已经在IC 内加入开关机消“咔哒”功能。一般无需外加电路。
5)针对不同Qg 的MOS,栅电阻怎么选择,Qg 太大2092 发热非常快的解决:可以用降频或增加栅电阻方式降低IRS2092 的温升,一般;Qg 和开关频率并不是IC 发热的主要原因,发热可能更多的源于开关管产生的电压过冲,改善PCB 布线和退耦可以抑制IC 发热。对于300W 额定输出功率,推荐IRFI4020-117P会更好些。
6)做500W的功放可以用IRS2092 搭配IRF6785MTRPbF 两并,PCB 设计合理的话;THD+N可以达到0.02%以上的水平。IRFB4227 也可以用在这宽功放中,只是效果会差些。
7)对于MOS管的发热,MOS 管发热是多种原因造成的,首先;电压电流规格要合适,过大或过小都会加重发热量。其次;选用专用驱动IC 和MOSFET。再次;注意PCB 设计布局,选择合适的安装位置和规格。
8)用IRS2092 实现更大功率输出时建议不要扩流,否则;很难保证匹配精准。IRS2092 做千瓦以下级的功放已经足够了。
9)D 类功放在高音部分变音是因为:LC 滤波器和调节器都是低通结构,它们对高频信号都有一定的衰减,就会听到变音。可以改善这两部分的参数,达到要求的带宽
10)IR 最新的MP4,MP5 和MP7 这三个DEMO 版,它们的频带都可以达到24K 之上,在4 欧姆条件下,比最早的DEMO略微一点加宽,如果带8欧姆负载的话,其实带宽远超过48K 了,主要是内部有个LC 滤波器的带宽把它抑制了。为保证音频带宽的足够宽度,兼顾本身功耗相对比较低的要求,用了一个22 微亨的电感,如果说需要把带宽加宽,只要把这个电感值略微减少,比如说16 到18 微亨,它的带宽就可以加宽,音响功放本身达到60K,是没有任何问题的,经测试,功放完全可以带3ohm或2ohm负载由于演示板内部选择的过优保护点和MOSFET 是按照4ohm 负载设置,它并不能够在两欧姆的时候输出功率加倍。另外;这个电路目前是非常稳定。