專利名稱：開關、模擬混合式音頻功放電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及音響電路的功率放大技術領域，具體地說是一種開關、模擬混合式音頻功放電路音頻功放多年來一直以模擬電路為基本的工作方式，目前較多地用互補對稱模擬功放電路(OCL)，這種電路雖具有結構簡單、失真小、聽覺細膩、動態(tài)范圍大等優(yōu)點，但仍存在功耗大、工作效率低，由此引起元件的散熱成為制作中的一大問題，使成本增加，體積增大，能耗高。
本發(fā)明的目的是提供一種在保留互補對稱功率放大器(OCL)優(yōu)點的基礎上，用開關電路控制模擬電路功放管集電極的供電電壓，使其工作效率提高，減少電路自身的能耗，減少體積、重量，降低散熱器件的成本，能有更大的動態(tài)范圍。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的開關、模擬混合式音頻功放電路，特點是用開關電路控制功放管上集電極的供電電壓，使其上的供電電壓受音頻電壓控制，始終保持比音頻信號電壓高2-4V，使音頻信號在正半軸時，只有正電源在受控狀態(tài)下工作，負電源不工作，電壓接近零伏；信號在負半軸時，負電源在受控狀態(tài)下工作，正電源不工作，電壓接近零伏，電路的具體形式為I、電源部分經(jīng)電源變壓器降壓、整流的±V1電源電壓分別接濾波電容C19、C20、C21和濾波電容C22、C23、C24，再經(jīng)電阻R12、電容C3、C4和電阻R13、電容C5、C6接成的腿耦電路，成±V2電源、±V3電源；II、音頻信號由電容C1、電阻R1耦合到三極管T1的基極，電容C1、電阻R1并聯(lián)接地，作高頻濾波；三極管T1和T2接成差分電壓放大電路，電阻R2、R3一端分別接三極管T1、T2的集電極，另一端分別接+V2，三極管T1、T2發(fā)射極電阻R4串接穩(wěn)壓管D1后接-V2，反饋信號經(jīng)電阻R11、R10、電容C7、C8耦合到三極管T2的基極上；III、第二級音頻電壓模擬放大三極管T3、T4串接電阻R5、R6、R7、R8、R9接于電源±V2，三極管T3的基極接三極管T1的集電極，三極管T4的基極接電阻R4、穩(wěn)壓管D1之間；IV、穩(wěn)壓電路電阻R14、R15、穩(wěn)壓管D4、D5串接于±V1和地之間；V、正半軸信號及受控供電的比較電路三極管T5、T6接成差分電路，三極管T5的集電極串接分壓二極管D6、電阻R16后接電源+V1，三極管T6的集電極接電阻R18后接電源+V1，電阻R22為三極管T5、T6發(fā)射極電阻，接在電阻R15、穩(wěn)壓管D5之間，三極管T7基極串接電阻R20后接三極管T5的集電極，三極管T7的發(fā)射極接三極管T6的集電極，三極管T7的基極、發(fā)射極反向并接保護二極管D8，三極管T5的基極同向串接保護二極管D2并接到三極管T3的集電極，電容C11接于三極管T6的基極與地之間；VI、負半軸信號及受控供電的比較電路由三極管T8、T9、T10、二極管D3、D7、D9、電阻R17、R19、R21、R23、電容C12接成與(V)呈對稱電路，接于-V1；VII、正電壓開關控制電路穩(wěn)壓管D10串接電阻R27接于+V1與地之間，電容C9并聯(lián)電阻R27，三極管T11的發(fā)射極接在穩(wěn)壓管D10與電阻R27之間，三極管T11的集電極串接電感L1、電阻R26接+V1，電阻R24與三極管T11的基極、發(fā)射極并聯(lián)，三極管T12的基極接三極管T11的集電極，三極管T12的集電極接+V1、發(fā)射極接場效應管T15的柵極，二極管D12與三極管T12的基極、發(fā)射極并聯(lián)；VIII、負電壓開關控制電路；由三極管T13、T14、穩(wěn)壓管D11、二極管D13、電阻R25、R28、R29、電容C10、電感L2組成與VII呈對稱接法，接于-V1；IX、正電壓開關供電電路場效應管T15的柵極與+V1間接電阻R34、源極接+V1、漏極經(jīng)電感L3、L5、電容C15、C17濾波輸出受控供電電源+V3，續(xù)流二極管D14反接與漏極和地之間，電容C13串接電阻R30再串接二極管D16和電阻R22的并聯(lián)，跨接與續(xù)流二極管D14的兩端；X、負電壓開關供電電路由場效應管T16、續(xù)流二極管D15、二極管D17、電阻R31、R33、R35、電容C16、C18、電感L4、L6組成與(IX)呈對稱接法，接于-V1；XI、模擬功放的功率輸出及激勵級分別由三極管T19、T20及三極管T17、T18組成，三極管T17的基極接電阻R6、R7之間、集電極接+V3、發(fā)射極串接電阻R36、接三極管T18的發(fā)射極，三極管T18的基極接電阻R7、R8之間、集電極接-V3，三極管T19的基極接三極管T17的發(fā)射極、發(fā)射極串接電阻R37到音頻功率輸出，三極管T20的基極接三極管T18的發(fā)射極、集電極接-V3、發(fā)射極串接電阻R38到音頻功率輸出。
2、本發(fā)明電路的具體形式還可以為I、電源部分由市電220V整流濾波后的300V直流電源經(jīng)變壓器B3、B4變壓，經(jīng)二極管D14、D15整流、電阻C9、C10、C13、C14濾波成±V1電源、再經(jīng)電阻R12、電容C3、C4、電阻R13、電容C5、C6接成腿耦濾波電路成±V2電源，±V3為受控供電電源；II、音頻信號、第二級音頻電壓模擬放大、正半軸信號及受控供電的比較電路、負半軸信號及受控供電的比較電路與前面所述的電路一致；III、正電壓開關控制電路三極管T11的基極接三極管T7的集電極、發(fā)射極接地、集電極接變壓器B1初級的一端，變壓器B1初級的另一端串接電阻R26接±V1，電阻R24并聯(lián)三極管T11的基極、發(fā)射極，二極管D10串接穩(wěn)壓二極管D11，反接于+V1和三極管T11的集電極；IV、負電壓開關控制電路由三極管T13、二極管D12、穩(wěn)壓二極管D13、電阻R25、R27、變壓器B2組成與(III)呈對稱接法；V、正電壓開關供電電路變壓器B1次級的兩端與電阻R28、場效應管T15的柵極和源極并聯(lián)，場效應管T15的源極接300V電源的地，場效應管T15的漏極接變壓器B3的初級一端，B3初級的另一端接300V電源，變壓器B3的次級中心抽頭接地，B3次級的兩端接二極管D16、D17，經(jīng)電感L3、L5、電容C11、C15、C17濾波輸出受控供電電源+V3，二極管D20串接電阻R30、電容C19的并聯(lián)、反跨接變壓器B3初級的兩端；VI、負電壓開關供電電路由場效應管T16、二極管D18、D19、D20、電阻R29、R31、變壓器B4、電感L4、L6、電容C16、C18、C20組成與(V)呈對稱接法；VII、模擬功放的功率輸出及激勵級與(1)中(XI)所述的電路一致。
本發(fā)明由于電路在開關頻率為200KHz左右的高頻，所以電路中的電感元件，電容元件，高頻開關變壓器體積都很小，而且工作效率非常高，成本、體積、重量、能耗在很大程度上降低。以正負50V電源為例就OCL傳統(tǒng)電路與本發(fā)明在不同的信號電壓時，工作效率作以比較信號電壓2V 5V 8V 10V 25V 32V45VOCL功放 3％ 9％ 15％19％50％64％90％本發(fā)明 46％62％68％73％79％81％86％對于一個家庭中，在音量較大時，信號電壓80％多在2-10V內(nèi)，相比之下工作效率有6倍之差，三四房大小的廳中，一般信號電壓在3-20V之間，工作效率有3-4倍的差別。本發(fā)明對同樣功率的輸出來說，使電源可減少到原來的1/4左右，節(jié)省了材料，減少了空間體積和重量。
下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細描述

圖1為本發(fā)明的電路2為圖1的另一種形式參閱圖1，它是在有電源變壓器降壓，經(jīng)整流濾波形成正負對稱電源后，再原OCL電路的基礎上，加了比較控制開關電路。三極管T1、T2、T3、T4是OCL電路的電壓放大部分，三極管工作在模擬放大狀態(tài)；由三極管T5、T6、T7組成的受控供電電壓和音頻信號電壓的比較電路，它完成了使受控供電電壓始終比信號輸出電壓高2-4V的檢測任務，不能有不足和過量的現(xiàn)象，并且有分開正負半軸信號電壓的功能，并由三極管T7輸出比較信號到控制電路，比較電路工作在開關狀態(tài)；由三極管T11、T12組成了開關控制電路；場效應管T15完成執(zhí)行開關，控制功放管的供電電壓，電路中電感L1的應用可以提高開關速度的控制，當三極管T11導通時，可增大輸出阻抗，有利于減小場效應管T15的導通時間，三極管T11截止時，電感L1因在T11導通期間的貯能，使三極管T12迅速導通，有利于減小場效應管T15的關閉時間；由三極管T17、T18、T19、T20組成OCL電路的功率放大，其集電極的電壓不再直接是正負對稱的電源電壓，而是經(jīng)開關電路受控的電壓，是按工作的最低電壓要求供電，工作在模擬狀態(tài)。
參閱圖2，它是不用電源變壓器，而是直接接整流220V市電成300V直流電，提供電能，與圖1所不同的是比較電路輸出的開關控制信號，經(jīng)變壓器B1，來耦合到場效應管T15的柵極，把市電整流的電能受控地通過變壓器B2供給功放管的集電極。
權利要求
1.一種開關、模擬混合式音頻功放電路，其特征在于用開關電路控制功放管上集電極的供電電壓，使其上的供電電壓受音頻電壓控制，始終保持比音頻信號電壓高2-4V，使音頻信號在正半軸時，只有正電源在受控狀態(tài)下工作，負電源不工作，電壓接近零伏；信號在負半軸時，負電源在受控狀態(tài)下工作，正電源不工作，電壓接近零伏，電路的具體形式為I、電源部分經(jīng)電源變壓器降壓、整流的±V1電源電壓分別接濾波電容C19、C20、C21和濾波電容C22、C23、C24，再經(jīng)電阻R12、電容C3、C4和電阻R13、電容C5、C6接成的腿耦電路，成±V2電源、±V3電源；II、音頻信號由電容C1、電阻R1耦合到三極管T1的基極，電容C1、電阻R1并聯(lián)接地，作高頻濾波；三極管T1和T2接成差分電壓放大電路，電阻R2、R3一端分別接三極管T1、T2的集電極，另一端分別接+V2，三極管T1、T2發(fā)射極電阻R4串接穩(wěn)壓管D1后接-V2，反饋信號經(jīng)電阻R11、R10、電容C7、C8耦合到三極管T2的基極上；III、第二級音頻電壓模擬放大三極管T3、T4串接電阻R5、R6、R7、R8、R9接于電源±V2，三極管T3的基極接三極管T1的集電極，三極管T4的基極接電阻R4、穩(wěn)壓管D1之間；IV、穩(wěn)壓電路電阻R14、R15、穩(wěn)壓管D4、D5串接于±V1和地之間；V、正半軸信號及受控供電的比較電路三極管T5、T6接成差分電路，三極管T5的集電極串接分壓二極管D6、電阻R16后接電源+V1，三極管T6的集電極接電阻R18后接電源+V1，電阻R22為三極管T5、T6發(fā)射極電阻，接在電阻R15、穩(wěn)壓管D5之間，三極管T7基極串接電阻R20后接三極管T5的集電極，三極管T7的發(fā)射極接三極管T6的集電極，三極管T7的基極、發(fā)射極反向并接保護二極管D8，三極管T5的基極同向串接保護二極管D2并接到三極管T3的集電極，電容C11接于三極管T6的基極與地之間；VI、負半軸信號及受控供電的比較電路由三極管T8、T9、T10、二極管D3、D7、D9、電阻R17、R19、R21、R23、電容C12接成與(V)呈對稱電路，接于-V1；VII、正電壓開關控制電路穩(wěn)壓管D10串接電阻R27接于+V1與地之間，電容C9并聯(lián)電阻R27，三極管T11的發(fā)射極接在穩(wěn)壓管D10與電阻R27之間，三極管T11的集電極串接電感L1、電阻R26接+V1，電阻R24與三極管T11的基極、發(fā)射極并聯(lián)，三極管T12的基極接三極管T11的集電極，三極管T12的集電極接+V1、發(fā)射極接場效應管T15的柵極，二極管D12與三極管T12的基極、發(fā)射極并聯(lián)；VIII、負電壓開關控制電路；由三極管T13、T14、穩(wěn)壓管D11、二極管D13、電阻R25、R28、R29、電容C10、電感L2組成與(VII)呈對稱接法，接于-V1；IX、正電壓開關供電電路場效應管T15的柵極與+V1間接電阻R34、源極接+V1、漏極經(jīng)電感L3、L5、電容C15、C17濾波輸出受控供電電源+V3，續(xù)流二極管D14反接與漏極和地之間，電容C13串接電阻R30再串接分壓二極管D16和電阻R22的并聯(lián)，跨接與續(xù)流二極管D14的兩端；X、負電壓開關供電電路由場效應管T16、續(xù)流二極管D15、二極管D17、電阻R31、R33、R35、電容C16、C18、電感L4、L6組成與(IX)呈對稱接法，接于-V1；XI、模擬功放的功率輸出及激勵級分別由三極管T19、T20及三極管T17、T18組成，三極管T17的基極接電阻R6、R7之間、集電極接+V3、發(fā)射極串接電阻R36、接三極管T18的發(fā)射極，三極管T18的基極接電阻R7、R8之間、集電極接-V3，三極管T19的基極接三極管T17的發(fā)射極、發(fā)射極串接電阻R37到音頻功率輸出，三極管T20的基極接三極管T18的發(fā)射極、集電極接-V3、發(fā)射極串接電阻R38到音頻功率輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的電路，其特征在于電路的具體形式還可以為I、電源部分由市電220V整流濾波后的300V直流電源經(jīng)變壓器B3、B4變壓，經(jīng)二極管D14、D15整流、電阻C9、C10、C13、C14濾波成±V1電源、再經(jīng)電阻R12、電容C3、C4、電阻R13、電容C5、C6接成腿耦濾波電路成±V2電源，±V3為受控供電電源；II、音頻信號、第二級音頻電壓模擬放大、正半軸信號及受控供電的比較電路、負半軸信號及受控供電的比較電路與權利要求1中所述一致；III、正電壓開關控制電路三極管T11的基極接三極管T7的集電極、發(fā)射極接地、集電極接變壓器B1初級的一端，變壓器B1初級的另一端串接電阻R26接±V1，電阻R24并聯(lián)三極管T11的基極、發(fā)射極，二極管D10串接穩(wěn)壓二極管D11，反接于+V1和三極管T11的集電極；IV、負電壓開關控制電路由三極管T13、二極管D12、穩(wěn)壓二極管D13、電阻R25、R27、變壓器B2組成與(III)呈對稱接法；V、正電壓開關供電電路變壓器B1次級的兩端與電阻R28、場效應管T15的柵極和源極并聯(lián)，場效應管T15的源極接300V電源的地，場效應管T15的漏極接變壓器B3的初級一端，B3初級的另一端接300V電源，變壓器B3的次級中心抽頭接地，B3次級的兩端接二極管D16、D17，經(jīng)電感L3、L5、電容C11、C15、C17濾波輸出受控供電電源+V3，二極管D20串接電阻R30、電容C19的并聯(lián)、反跨接變壓器B3初級的兩端；VI、負電壓開關供電電路由場效應管T16、二極管D18、D19、D20、電阻R29、R31、變壓器B4、電感L4、L6、電容C16、C18、C20組成與(V)呈對稱接法；VII、模擬功放的功率輸出及激勵級與權利要求1中(XI)所述一致。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開關、模擬混合式音頻功放電路,特點是用開關電路控制功放管上集電極的供電電壓,使其上的供電電壓受音頻電壓控制,始終保持比音頻信號電壓高2－4V,使音頻信號在正半軸時,只有正電源在受控狀態(tài)下工作,負電源不工作,電壓接近零伏;信號在負半軸時,負電源在受控狀態(tài)下工作,正電源不工作,電壓接近零伏。本發(fā)明電路中的電感元件,電容元件,高頻開關變壓器體積都很小,而且工作效率非常高,成本、體積、重量、能耗在很大程度上降低。
文檔編號H04R5/04GK1359250SQ0013494
公開日2002年7月17日 申請日期2000年12月10日 優(yōu)先權日2000年12月10日
發(fā)明者盧向友 申請人:盧向友