Class D功放高次谐波过流保护分析和解决方法

2014-01-27 11:57 来源:电子信息网 作者:蒲公英

3、动圈式喇叭阻抗分析

一个普通的动圈式喇叭是由纸盘(Paper Cone)、线圈(Voice Coil)和永磁体(permanent magnet) 组成。喇叭标称的阻抗为直流阻抗,一般为 4、6或者 8。但由于线圈的电感特性以及其他寄生参数,喇叭实际体现出的阻抗曲线(vs 频率)如图所示:

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从曲线可看出,该喇叭是一个 4的喇叭。有一个位于 110Hz 左右的谐振点。 从 500Hz 开始喇叭即呈现明显的电感特性,阻抗随着频率的增加而持续增加。可见喇叭阻抗的标称值是其直流特性,随着频率喇叭阻抗会大幅度变化。在 LC 的截止频率约30kHz 左右喇叭阻抗已经远远大于其标称的直流阻抗。图 3 的例子中,其 30kHz 的阻抗大约在40Ω 附近。

3.1 动圈式喇叭阻抗模型

动圈式喇叭的阻抗特性可以使用图 4 中的等效电路模型来模拟(等效电路模型的详细分析请参见引用 2)。其中:

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根据图 3 给出的电感频率响应曲线,可以拟合出等效电路模型的参数如下:

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使用 Mathcad 绘制等效模型的频率响应曲线如下所示,结果和实际测试曲线吻合 。

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3.2 ZOBEL 补偿网络

实际喇叭的高频阻抗因为线圈电感而呈现随频率增高而上升的趋势,由此导致了 LC 滤波网络的高 Q 值。ZOBEL 是和喇叭并联的阻容网络,它可以用来补偿喇叭的感性而抑制喇叭阻抗的抬升。如图 7 所示,ZOBEL 网络有电阻 和电容 组成。计算公式为(参见引用 3):

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以第 3 节的喇叭参数为例计算得出 和 。图 8 是加入 ZOBEL 网络前后的喇叭阻抗曲线对比。可见 ZOBEL 网络的作用很明显,将高频部分的阻抗提升压制下来,保持在附近。这样就能限制 LC 滤波网络的截止频率附近的 Q 值。从而不会产生高次谐波的过流保护问题。

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D Class 过流保护

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