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音訊放大器實現低成本電壓分割

上網時間: 2015年07月07日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:音訊功率放大器  電壓分割器  運放  二極體  雙極接面電晶體 

Petre Petrov,電子工程師

單一電源有時需要加以分割成兩個或多個不一定相等的部份。在使用來自乾電池或汽車蓄電池的6V、12V、15V、24V、36V或48V電源時經常會遇到這種情況。雖然市場上有精確的專業電壓分割器,但不一定能買到,或者對某些專案來說太過於昂貴。而且作為電壓分割器使用的IC有時無法提供所需的電流或功率。

所幸對於許多應用來說,當我們需要電壓分割器時,可以使用低成本的音訊功率放大器(PAA),如LM386、LM380、LM384、TBA820M、TDA2002、TDA2003、TDA2030、TDA2040、TDA2050與LM1875等等分割電源。這種電源分割方案特別適合於測試平台和實驗系統使用。

我們可以利用音訊功率放大器,為電子設備的電源搭建低成本且非開關型的簡單電壓分割器。上述的音訊功率放大器以及其它許多元件在許多專案中都是大量採購的,這使得它們的使用和更換成本很低,負擔較輕。

音訊功率放大器是許多製造商生產多年的產品,因此非常普及,內部電路也是公開的,測試起來非常方便。即使受損後這些IC也很容易更換。

本文提到的每種電路都可順利作業,但都有一些特性,因此,在使用某種電路之前應該先進行適當的評估。文中介紹的電路都很簡單,不需要複雜的重新設計或調整就能正確作業。

電壓分割器類型

一般來說有三種電壓分割器。這三種電壓分割器的架構圖如圖1所示。


圖1:三種主要類型的電壓分割器方塊圖。a)有兩個輸出的電壓分割器;b)有4個輸出的電壓分割器;c)有三個虛擬接地的電壓分割器。

圖1a顯示最常見的電壓分割器版本。+Vin和GNDin之間的輸入電壓被分割成兩個不一定相等的部份。這兩個部份的電壓可以是固定的,也可以在一定範圍內調整。通常輸入和輸出電壓之間有少許的差別,這與具體的電壓分割器實現有關。

兩個輸出電壓分別是+V1和GNDout之間以及-V2和GNDout之間的電壓。在這種電壓分割器中,輸入和輸出電壓之間不存在隔離,輸入接地GNDin和輸出接地GNDout(有時稱為虛擬接地)之間也不直接連接。

圖1b顯示第二種電壓分割器的方塊圖。+Vin和GNDin之間的輸入電壓被分割成4個不一定相等的部份。這些部份的電壓可以是固定的,也可以在一定範圍內調整。在這個案例中輸入接地GNDin和輸出接地GNDout之間是直接相連的。這種應用被稱為多輸出線性穩壓器。

但需要注意的是,因為在這種電壓分割器中V1、V2和V3這幾個輸出都能以推挽電路驅動,而不用單路輸出緩衝器。這與線性穩壓器不同,因為線性穩壓器每個輸出端(輸出不是推挽電路)通常都有一個電晶體。

圖1c顯示第三種電壓分割器。+Vin和GNDin之間的輸入電壓被分割成不一定相等的4個部份。事實上這種應用有三個電壓分割器,每個分割器將自己的輸入電壓分成兩個部份。每個輸出接地(GND1、GND2和GND3)都採用推挽電路驅動。

值得注意的是電壓分割器輸出電壓的測量方式。在這個例子中,V1和-V2針對GND1測量,V3和-V4針對GND2測量,而V5和-V6則針對GND3進行測量。

本文主要使用基於圖1a所示方塊圖電路的電壓分割器,很少使用基於圖1b的電壓分割器。

基於音訊放大器的類比電壓分割器優勢

現代工業有許多種開關型DC/DC轉換器,這些轉換器可以當作某種電壓分割器使用。但這些元件並不一定都能長期供貨,價格可能無法負擔,或者可能產生大量電磁雜訊,甚至是其它缺點。

將音訊功率放大器、音訊運算放大器(AOA)和類似的IC和音訊模組用於電壓分割器有許多優勢:

•許多製造商生產音訊功率放大器已有多年歷史了。它們可以從許多經銷商處購買到,因而已經非常普及,而且價格低廉

•音訊功率放大器的測試簡便,更換也很容易

•音訊功率放大器在音訊範圍內外的雜訊都很低,不至於產生大量輸出雜訊、射頻波或電磁干擾(EMI)

•許多音訊功率放大器都有內部熱保護、過流保護以及電抗性負載保護和過壓保護

•許多音訊功率放大器在需要時可以方便地安裝在附加散熱器上

在考慮基於放大器的電壓分割器之前,首先瞭解基於二極體和電晶體的多種有用的電壓分割器。

(下一頁繼續:基於二極體/齊納二極體的電壓分割器)


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