专利名称：H类音频功率放大器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种功率放大器，特别涉及一种H类音频功率放大器，系现有技术的改进。
背景技术：
现有技术中，普通音频功率放大器的前、后级一般是采用同一直流电源供电；发烧级的音频功率放大器的前、后级虽然不是同一直流电源供电，但是前、后级的直流电压依然很高，只是改善了音频重放效果，并没有改变普通音频功率放大器固有的电源转换效率低、发热量大、功率管须高耐压、可靠性差等缺点。
发明内容
本实用新型的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种H类音频功率放大器，从而有效提高音频功率放大器的可靠性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种H类音频功率放大器，包括机壳，印制电路板，设置于印制电路板上的电源电路部分和功放电路部分，该功放电路部分由顺次串接的差分放大级电路、电压放大级电路、电流激励级电路和功率输出级电路构成，其特征之处是所述电源电路部分由电源变压器、H类整流滤波电路和二阶电源转换电路构成；电源变压器的输入端接市电输出端、输出端与H类整流滤波电路的输入端相连；H类整流滤波电路的4个输出端(VCh、VC1、VD1、VDh)与二阶电源转换电路的输入端相连，其输出端(VCh、VDh)又分别与所述差分放大级电路和电压放大级电路的电源端(VCh、VDh)相连；二阶电源转换电路的2个输出端(VH+、VH-)分别与所述电流激励级电路和功率输出级电路的电源端(VH+、VH-)相连。其它同现有技术。
本实用新型的技术解决方案中所述H类整流滤波电路由整流桥堆2V1、2V2和电容2C1-2C4构成；所述电源变压器次级主绕组有5个接线端(1-5)，次级接线端(1、5)和次级接线端(2、4)分别与整流桥堆2V1和整流桥堆2V2的交流输入端(1)和(2)相连，电源变压器T的次级中心端(3)与地相连；整流桥堆2V1的输出+端与滤波电容2C1的+端相连，且与二阶电源转换电路的VCh输入端相连；整流桥堆2V1的输出一端与滤波电容2C2的一端相连，且与二阶电源转换电路的VC1输入端相连；整流桥堆2V2的输出+端与滤波电容2C3的+端相连，且与二阶电源转换电路的VDh输入端相连；整流桥堆2V2的输出一端与滤波电容2C4的一端相连，且与二阶电源转换电路的VD1输入端相连；电容2C3的一端与电容2C4的+端相连，且与地相连。
本实用新型的技术解决方案中所述二阶电源转换电路由电阻3R1-3R17，二极管3V1-3V4、3V15、3V16，三极管3V5-3V14和集成运放IC1(JRC5532)、IC2(JRC5532)构成；电阻3R1的一端接功率放大器的音频输出信号端、另一端与整流二极管3V2、3V3的一端相连；3V2的另一端与电阻3R3的一端相连，且与集成运放IC1的+端相连，3R3的另一端与3R2的一端相连，且同时接地；3R2的另一端与3R6的一端相连，且与运放IC1的一端相连；3R6的另一端与稳压二极管3V1的正端相连，稳压二极管3V1的负端与电源VDL相连；运放IC1的输出端与电阻3R8的一端相连，3R8的另一端与三极管3V5的基极相连；3V5的发射极与地端相连，3V5地集电极与电阻3R10的一端相连；3R10的另一端与3R12的一端相连，且与三极管3V7的基极相连；3R12的另一端与电源VDh相连；3V7的发射极与电源VDh相连，3V7的集电极与3R14的一端相连；3R14的另一端与电阻3R16的一端相连，且与三极管3V9的基极相连；3V9的发射极与电源输出端VH-相连，3V9的集电极与三极管3V11的基极相连；3V11的发射极与电源VDh相连，3V11的集电极与三极管3V13的基极相连；3V13的集电极与电源VDh相连，3V13的发射极与电源输出端VH-相连；二极管3V15的负端与电源输出端VH-相连，3V15的正端与电源VDL相连；三极管3V3的另一端与电阻3R4的一端相连，且与集成运放IC2的+端相连，3R4的另一端与3R5的一端相连，且同时接地；3R5的另一端与3R7的一端相连，且与运放IC2的一端相连；3R7的另一端与稳压二极管3V4的负端相连，稳压二极管3V4的正端与电源VCL相连；运放IC2的输出端与电阻3R9的一端相连，3R9的另一端与三极管3V6的基极相连；3V6的发射极与地端相连，3V6地集电极与电阻3R11的一端相连；3R11的另一端与3R13的一端相连，且与三极管3V8的基极相连；3R13的另一端与电源VCh相连；3V8的发射极与电源VCh相连，3V8的集电极与3R15的一端相连；3R15的另一端与电阻3R17的一端相连，且与三极管3V10的基极相连；3V10的发射极与电源输出端VH+相连，3V10的集电极与三极管3V12的基极相连；3V12的发射极与电源VCh相连，3V12的集电极与三极管3V14的基极相连；3V14的集电极与电源VCh相连，3V14的发射极与电源输出端VH+相连；二极管3V16的正端与电源输出端VH+相连，3V16的负端与电源VCL相连。
本实用新型的工作原理音频输入信号首先进入信号通路的第一放大级——差分放大级电路，该级是全对称的差分放大级，其电压放大量在10倍以内；然后进入电压发大级电路，该级为主电压放大级，将信号进行足够幅度的放大，以满足功放的输出幅度；得到足够幅度提升的音频信号进入电流激励级电路，该级是功放输出电流的预放大级；经过电流预放大的音频信号最后进入功率输出级电路，进行电流放大，使得该音频信号具有足够得功率去驱动扬声器单元。功放部分的前级(差分放大级电路、电压放大级电路)供电来自未经过二阶电源转换电路的输出端(VCh、VDh)；功放部分的后级(电流激励级电路、功率输出级电路)供电来自经过二阶电源转换电路的输出端(VH+、VH-)。H类音频功率放大器的二阶电源转换电路给电流激励级电路和功率输出级电路提供的直流电源电压是动态的，即功放在小信号输出时，其输出为低电压值VH+＝VC1、VH-＝VD1；当功放信号输出幅度超过低电压阀值时，其输出为高电压值VH+、VH-，信号幅度越大，VH+、VH-的绝对值越大，这种电源供电模式即称为H类供电模式。
与现有技术相比，本实用新型具有下列特点(1)在没有信号输入时，功率管的工作电压是低压供电，其静态功耗较小；(2)在功率放大器打开电源时，由于没有信号输入，其专用电源电路不会给后级功率管供给高压，因此，在功放开机时，对后级功率管的冲击很小；(3)由于后级功率管的供电采用的是输出电压幅值受输出信号大小控制的二阶电源转换电路，较大幅度地减少了功率管的发热量，提高了电源转换效率。
图1是本实用新型实施例电路原理框图；图2是本实用新型实施例中功放电路部分电路原理图；图3是本实用新型实施例中电源电路部分电路原理图；图4是图3中二阶电源转换电路的电路原理图。
具体实施方式
参见附图1-4。
一种H类音频功率放大器，包括机壳，印制电路板，设置于印制电路板上的电源电路部分和功放电路部分；所述功放电路部分由差分放大级电路、电压放大级电路、电流激励级电路和功率输出级电路构成，音频输入信号与差分放大级电路的输入端相连，差分放大级电路的输出端与电压放大级电路的输入端相连，电压放大级电路的输出端与电流激励级电路的输入端相连，电流激励级电路的输出端与功率输出级电路的输入端相连，功率输出级电路的输出端与扬声器相连；差分放大级电路、电压放大级电路的正电源端与正高电压VCh相连，其负电源端与负高电压VDh相连；电流激励级电路、功率输出级电路的正电源端与正电压VH+相连，其负电源端与负电压VH-相连。
所述电源电路部分由电源变压器、H类整流滤波电路和二阶电源转换电路构成；电源变压器次级主绕组有5个接线端，其5个接线端分为高电压输出端和低电压输出端两组，整流滤波电路分别对高电压和低电压进行整流、滤波；电源变压器的输入端接市电(即AC220V/50Hz的电源)输出端、输出端与H类整流滤波电路的输入端相连；H类整流滤波电路的4个输出端VCh、VC1、VD1、VDh与二阶电源转换电路的输入端相连，其输出端VCh、VDh又分别与所述差分放大级电路和电压放大级电路的电源端VCh、VDh相连；二阶电源转换电路的2个输出端VH+、VH-分别与所述电流激励级电路和功率输出级电路的电源端VH+、VH-相连。
所述H类整流滤波电路(附图3)由整流桥堆2V1、2V2和电容2C1-2C4构成；所述电源变压器次级主绕组有5个接线端1-5，次级接线端1、5和次级接线端2、4分别与整流桥堆2V1和整流桥堆2V2的交流输入端1和2相连，电源变压器T的次级中心端3与地相连；整流桥堆2V1的输出+端与滤波电容2C1的+端相连，且与二阶电源转换电路的VCh输入端相连；整流桥堆2V1的输出一端与滤波电容2C2的一端相连，且与二阶电源转换电路的VC1输入端相连；整流桥堆2V2的输出+端与滤波电容2C3的+端相连，且与二阶电源转换电路的VDh输入端相连；整流桥堆2V2的输出一端与滤波电容2C4的一端相连，且与二阶电源转换电路的VD1输入端相连；电容2C3的一端与电容2C4的+端相连，且与地相连。
所述二阶电源转换电路(附图4)由电阻3R1-3R17，二极管3V1-3V4、3V15、3V16，三极管3V5-3V14和集成运放IC1(JRC5532)、IC2(JRC5532)构成；电阻3R1的一端接功率放大器的音频输出信号端、另一端与整流二极管3V2、3V3的一端相连；3V2的另一端与电阻3R3的一端相连，且与集成运放IC1的+端相连，3R3的另一端与3R2的一端相连，且同时接地；3R2的另一端与3R6的一端相连，且与运放IC1的一端相连；3R6的另一端与稳压二极管3V1的正端相连，稳压二极管3V1的负端与电源VDL相连；运放IC1的输出端与电阻3R8的一端相连，3R8的另一端与三极管3V5的基极相连；3V5的发射极与地端相连，3V5地集电极与电阻3R10的一端相连；3R10的另一端与3R12的一端相连，且与三极管3V7的基极相连；3R12的另一端与电源VDh相连；3V7的发射极与电源VDh相连，3V7的集电极与3R14的一端相连；3R14的另一端与电阻3R16的一端相连，且与三极管3V9的基极相连；3V9的发射极与电源输出端VH-相连，3V9的集电极与三极管3V11的基极相连；3V11的发射极与电源VDh相连，3V11的集电极与三极管3V13的基极相连；3V13的集电极与电源VDh相连，3V13的发射极与电源输出端VH-相连；二极管3V15的负端与电源输出端VH-相连，3V15的正端与电源VDL相连；三极管3V3的另一端与电阻3R4的一端相连，且与集成运放IC2的+端相连，3R4的另一端与3R5的一端相连，且同时接地；3R5的另一端与3R7的一端相连，且与运放IC2的一端相连；3R7的另一端与稳压二极管3V4的负端相连，稳压二极管3V4的正端与电源VCL相连；运放IC2的输出端与电阻3R9的一端相连，3R9的另一端与三极管3V6的基极相连；3V6的发射极与地端相连，3V6地集电极与电阻3R11的一端相连；3R11的另一端与3R13的一端相连，且与三极管3V8的基极相连；3R13的另一端与电源VCh相连；3V8的发射极与电源VCh相连，3V8的集电极与3R15的一端相连；3R15的另一端与电阻3R17的一端相连，且与三极管3V10的基极相连；3V10的发射极与电源输出端VH+相连，3V10的集电极与三极管3V12的基极相连；3V12的发射极与电源VCh相连，3V12的集电极与三极管3V14的基极相连；3V14的集电极与电源VCh相连，3V14的发射极与电源输出端VH+相连；二极管3V16的正端与电源输出端VH+相连，3V16的负端与电源VCL相连。
所述功放电路部分，见附图2音频输入信号与输入耦合电容C1的+端相连，耦合电容C1的负端与电阻R1一端相连；R1的另一端与高频旁路电容C2一端相连，且与电阻R2一端相连，且与R3一端相连，且与R4一端相连；C2.、R2的另一端与地相连；电阻R3的另一端与三极管V1的基极相连；电阻R4的另一端与三极管V2的基极相连；三极管V1的发射级与电阻R6一端相连，V1的集电极与电阻R5一端相连，且与三极管V9的基极相连；三极管V2的发射级与电阻R7一端相连，V2的集电极与电阻R8一端相连，且与三极管V11的基极相连；三极管V5的基极与电阻R9一端相连，且与稳压二极管V3一端相连，三极管V5的发射级与电阻R11一端相连，V5的集电极与电阻R12一端相连；三极管V6的基极与电阻R10一端相连，且与稳压二极管V4一端相连，三极管V6的发射极与电阻R14一端相连，V6的集电极与电阻R13一端相连；三极管V7的基极与电阻R19一端相连，三极管V7的发射级与电阻R7一端相连，V7的集电极与电阻R15一端相连；三极管V8的基极与电阻R20一端相连，三极管V8的发射极与电阻R17一端相连，V8的集电极与电阻R18一端相连；电阻R19的另一端与电阻R20的另一端相连，且与电阻R21一端相连，且与电阻R22一端相连；电阻R21另一端与电容C5的+端相连；电容C5的负端与地相连；三极管V9的基极与电容C6一端相连，V9的发射级与电阻R23一端相连，V9的集电极与三极管V12的基极相连，且与电容C6的另一端相连，且与电容C8一端相连，与电阻R25一端相连，与三极管V10的集电极相连；三极管V11的基极与电容C7一端相连，V11的发射级与电阻R24一端相连，V11的集电极与三极管V13的基极相连，且与电容C7的另一端相连，且与电容C8另一端相连，与电阻R26一端相连，与三极管V10的发射极相连；电阻R25的另一端与电阻R26的另一端相连，且与三极管V10的基极相连；电源VCh与电阻R5的另一端相连，且与稳压二极管V3的另一端相连，且与电阻R11的另一端。R15的另一端。R23的另一端相连，且与滤波电容C3的+端相连；电源VDh与电阻R8的另一端相连，且与稳压二极管V4的另一端相连，且与电阻R14的另一端。R18的另一端。R24的另一端相连，且与滤波电容C4的一端相连；三极管V12的发射极与电阻R27一端相连，且与电阻R29一端相连；三极管V14的发射极与电阻R31一端相连；三极管V13的发射极与电阻R28一端相连，且与电阻R30一端相连；三极管V15的发射极与电阻R32一端相连；电阻R27的另一端与电阻R28另一端。与R31另一端。与R32另一端。与R22另一端同时相连，且为功放的输出+端；电源VH+与三极管V12。V14的集电极相连；电源VH一与三极管V13。V15的集电极相连。
三极管V1、V2、V7、V8组成全对称差分放大级电路；三极管V5、V6组成差分电路的恒流源；三极管V9、V11组成电压放大级电路；差分放大级电路与电压放大级电路统称为前级。三极管V10与其外围元件组成恒压电路，给功放末级提供工作电压；三极管V12、V13组成电流激励级电路；三极管V14、V15组成功率放大级电路；电流激励级电路与功率放大级电路统称为后级。
该H类音频功率放大器的前级与后级分开供电，且前级与后级的供电模式有严格的区别；前级直流供电端口接H类整流滤波电路的VCh和VD1；后级由该功放的专用二阶电源转换电路提供、后级直流的供电模式是H类供电模式，其直流供电端口接二阶电源转换电路的VH+和VH-输出端；整流滤波电路型式是H类整流滤波电路。
工作原理同前所述；其它同现有技术。
本实用新型不限于该实施例，本实用新型内容所述均可实施，并具有良好效果。
权利要求1.一种H类音频功率放大器，包括机壳，印制电路板，设置于印制电路板上的电源电路部分和功放电路部分，该功放电路部分由顺次串接的差分放大级电路、电压放大级电路、电流激励级电路和功率输出级电路构成，其特征是所述电源电路部分由电源变压器、H类整流滤波电路和二阶电源转换电路构成；电源变压器的输入端接市电输出端、输出端与H类整流滤波电路的输入端相连；H类整流滤波电路的4个输出端(VCh、VC1、VD1、VDh)与二阶电源转换电路的输入端相连，其输出端(VCh、VDh)又分别与所述差分放大级电路和电压放大级电路的电源端(VCh、VDh)相连；二阶电源转换电路的2个输出端(VH+、VH-)分别与所述电流激励级电路和功率输出级电路的电源端(VH+、VH-)相连。
2.按权利要求1所述的H类音频功率放大器，其特征是所述H类整流滤波电路由整流桥堆2V1、2V2和电容2C1-2C4构成；所述电源变压器次级主绕组有5个接线端(1-5)，次级接线端(1、5)和次级接线端(2、4)分别与整流桥堆2V1和整流桥堆2V2的交流输入端(1)和(2)相连，电源变压器T的次级中心端(3)与地相连；整流桥堆2V1的输出+端与滤波电容2C1的+端相连，且与二阶电源转换电路的VCh输入端相连；整流桥堆2V1的输出一端与滤波电容2C2的一端相连，且与二阶电源转换电路的VC1输入端相连；整流桥堆2V2的输出+端与滤波电容2C3的+端相连，且与二阶电源转换电路的VDh输入端相连；整流桥堆2V2的输出一端与滤波电容2C4的一端相连，且与二阶电源转换电路的VD1输入端相连；电容2C3的一端与电容2C4的+端相连，且与地相连。
3.按权利要求1所述的H类音频功率放大器，其特征是所述二阶电源转换电路由电阻3R1-3R17，二极管3V1-3V4、3V15、3V16，三极管3V5-3V14和集成运放IC1、IC2构成；电阻3R1的一端接功率放大器的音频输出信号端、另一端与整流二极管3V2、3V3的一端相连；3V2的另一端与电阻3R3的一端相连，且与集成运放IC1的+端相连，3R3的另一端与3R2的一端相连，且同时接地；3R2的另一端与3R6的一端相连，且与运放IC1的一端相连；3R6的另一端与稳压二极管3V1的正端相连，稳压二极管3V1的负端与电源VDL相连；运放IC1的输出端与电阻3R8的一端相连，3R8的另一端与三极管3V5的基极相连；3V5的发射极与地端相连，3V5地集电极与电阻3R10的一端相连；3R10的另一端与3R12的一端相连，且与三极管3V7的基极相连；3R12的另一端与电源VDh相连；3V7的发射极与电源VDh相连，3V7的集电极与3R14的一端相连；3R14的另一端与电阻3R16的一端相连，且与三极管3V9的基极相连；3V9的发射极与电源输出端VH-相连，3V9的集电极与三极管3V11的基极相连；3V11的发射极与电源VDh相连，3V11的集电极与三极管3V13的基极相连；3V13的集电极与电源VDh相连，3V13的发射极与电源输出端VH-相连；二极管3V15的负端与电源输出端VH-相连，3V15的正端与电源VDL相连；三极管3V3的另一端与电阻3R4的一端相连，且与集成运放IC2的+端相连，3R4的另一端与3R5的一端相连，且同时接地；3R5的另一端与3R7的一端相连，且与运放IC2的一端相连；3R7的另一端与稳压二极管3V4的负端相连，稳压二极管3V4的正端与电源VCL相连；运放IC2的输出端与电阻3R9的一端相连，3R9的另一端与三极管3V6的基极相连；3V6的发射极与地端相连，3V6地集电极与电阻3R11的一端相连；3R11的另一端与3R13的一端相连，且与三极管3V8的基极相连；3R13的另一端与电源VCh相连；3V8的发射极与电源VCh相连，3V8的集电极与3R15的一端相连；3R15的另一端与电阻3R17的一端相连，且与三极管3V10的基极相连；3V10的发射极与电源输出端VH+相连，3V10的集电极与三极管3V12的基极相连；3V12的发射极与电源VCh相连，3V12的集电极与三极管3V14的基极相连；3V14的集电极与电源VCh相连，3V14的发射极与电源输出端VH+相连；二极管3V16的正端与电源输出端VH+相连，3V16的负端与电源VCL相连。
专利摘要一种H类音频功率放大器，包括功放电路部分和电源电路部分，功放电路部分由顺次串接的差分放大级电路、电压放大级电路、电流激励级电路和功率输出级电路构成，电源电路部分由电源变压器、H类整流滤波电路和二阶电源转换电路构成。采用本实用新型，音频功率放大器的前、后级直流电源分别采用不同的供电方式；特别是音频功率放大级的后级输出电路供电采用专用的二阶电源转换电路。本实用新型解决了甲乙类音频功率放大器静态功耗大、功率管须高耐压、电源转换效率低的缺点，提高了电源转换效率及功率放大器的可靠性。
文档编号H03F3/20GK2708563SQ20042003411
公开日2005年7月6日 申请日期2004年6月17日 优先权日2004年6月17日
发明者冯伟, 蒋荣 申请人:四川湖山电子股份有限公司