换导式功率放大器的制造方法
【专利摘要】本发明所属于音频功率放大电路【技术领域】，涉及一种换导式功率放大器，其包括：第一稳压偏置电路，第二稳压偏置电路，第一互补管静态基极电位固定及自动控制电路，启动电阻R1和电感L以及第一互补管和第二互补管，桥输出动态内阻即时相等电路；其特征是：由主动半桥即功率信号源通过启动电阻(R1)和电感(L)来启动被动半桥电路，使被动半桥中的上、下臂功率晶体管(V1、V2)彼此交替地导通负载(RL)配合主动半桥中的下、上臂功率晶体管(V4、V3)呈不同电流强度的交换导通状态，被动半桥输出电压与主动半桥输出电压的相位始终相反并以此来推动两个半桥之间的负载(RL)。
【专利说明】换导式功率放大器
【技术领域】
[0001]本发明所属的【技术领域】为:音频功率放大电路,涉及一种换导式功率放大器。
【背景技术】
[0002]本发明是在本人前期专利技术申请号为CN200910046796.3(或者CN200910003635.6)基础上的一种结构改进，使第一互补管的基极间电压在电路启动时能自动进行调整，从而避免功放启动时第一互补管出现较大的集电极电流，同时在电路中增加了桥输出动态内阻即时等同电路，使功率输出端的电压波形能与输入端的信号波形保持—致。
[0003]说明书附图中的图1为【背景技术】一本人前期专利技术申请CN200910046796.3名称为换导式功率放大器的电路原理图，背景申请图1中的电阻R2、稳压管D1、电阻Rl与本申请说明书附图图2中的电阻R23、稳压管W3、电阻R22是对应相同的，为了使电路更稳定，本申请图2在图1的基础上增加了第二稳压偏置电路的内容，由电阻R18、R19、R20、R21，晶体管V13和电容Cl组成，并将图1中的二极管D2、D3、D8换成导线直接连接，图1中的二极管D4和D5、D6和D7分别由图2中的稳压管W1、W2来替换，图1中的电阻R5、R7、R8、R9、R10、R6、R3、R4由图2中的电阻Rl、R13、RIO、R17、R5、R6来替换，图1中的晶体管V1、V2、V3、V4、V5、V6与图2中的晶体管V1、V2、V3、V4、V5、V6对应相同，将图1中的元件与图2中的元件一一对应后，再将图1中的晶体管V6与V5的基极连接位置互相对调如图2—样，对调以后(即:图2)可以使电路的结构符合电子线路连接要求，避免功放电路在启动时产生冲击电流(同时消除了原来图1中的电路在动态时对第一互补管的不利影响)，但对调后电路启动时冲击电流的问题在电压的上升过程中仍存在，因此本申请采用了集成电路来对第一互补管基极间电位进行自动控制，也就是图2中的第一互补管静态基极电位自动控制电路部分，同时在图1的“21”中也就是本人这一类型发明的最初主要电路结构中加入了电感L(电感L在图2的“11”内)，使功放的音质和音色更令人满意，图2中的启动电阻Rl与电感L的连接也可以用较为复杂的电阻、电感、电容组合来构成，对于这些组合构成在此不再列举。
【发明内容】
[0004]本发明是在本人前期专利技术申请号为CN200910046796.3(或者CN200910003635.6)基础上的一种结构改进，使第一互补管的基极间电压在电路启动时能自动进行调整，从而避免功放启动时第一互补管出现较大的集电极电流，同时在电路中增加了桥输出动态内阻即时相等电路，使功率输出端的电压波形能与输入端的信号波形保持—致。
[0005]说明书附图图2中11内的电路即为本申请换导式功率放大器的关键内容，其包括:第一稳压偏置电路，第二稳压偏置电路，第一互补管静态基极电位固定及自动控制电路，启动电阻Rl和电感L以及第一互补管和第二互补管，桥输出动态内阻即时相等电路；其特征是:由主动半桥即功率信号源通过启动电阻(Rl)和电感(L)来启动被动半桥电路，使被动半桥中的上、下臂功率晶体管(V1、V2)彼此交替地导通负载(RL)配合主动半桥中的下、上臂功率晶体管(V4、V3)呈不同电流强度的交换导通状态，被动半桥输出电压与主动半桥输出电压的相位始终相反并以此来推动两个半桥之间的负载(RL);所述第一稳压偏置电路连接第二稳压偏置电路，顺序连接第一互补管静态基极电位固定及自动控制电路；所述启动电阻Rl —端连接第一互补管V6、V5的共发射极,另一端连接电感L的一端，电感L的另一端连接负载RL的一端并分别通过第10电阻R10、第9电阻R9连接第4晶体管V4、第3晶体管V3的两个发射极，负载RL的另一端通过第I电感LI连接第二互补管V2、V1的共集电极，第二互补管中的PNP管、NPN管两个发射极分别连接第4晶体管V4、第3晶体管V3的两个集电极并分别通过第4电阻R4、第2电阻R2连接电源电压的正极、负极，以及电结合第一互补管集电极与第二互补管基极的限流电阻R5、R6。
[0006]由于本申请图2在背景申请的基础上增加了第二稳压偏置电路和第一互补管静态基极电位自动控制电路，因此不但消除了背景申请图1中电路在启动时产生冲击电流的问题，同时使电路更加稳定，另外还增加了桥输出动态内阻即时相等电路和电感L，这样功放的音质、音色也就更令人满意，其有益效果是:使功率输出端的电压波形能与输入端的信号波形保持一致，并且使电路更加稳定，功放的音质、音色更令人满意。
[0007]为了区别于其他形式的桥式功率驱动电路，依据本发明电路中有一启动电阻来启动被动半桥电路，使被动半桥中的上、下臂功率晶体管彼此交替地导通负载配合主动半桥中的下、上臂功率晶体管呈不同电流强度的交换导通状态这一特征而将本发明电路称为-换导式。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为【背景技术】一本人前期专利技术申请CN200910046796.3名称为换导式功率放大器的电路原理图。
[0009]图2为本申请一换导式功率放大器的电路原理图。
[0010]在图1中，晶体管Vll (或V12)连接晶体管V9(或V10)再连接晶体管V3 (或V4)构成常规的三级直耦放大电路。
[0011]在图2中，晶体管V5、V6为第一互补管；晶体管V1、V2为第二互补管；晶体管V3、V4为功放管；晶体管Vl与V2、V5与V6应分别根据需要选用参数相同放大倍数一样的对管，稳压管Wl与W2的参数相同稳压值为3V，稳压管W3的稳压值为15V ;集成电路IC1、IC2、IC3型号为:LM324、LM339、LM393 ;电阻 R2 与 R4、R5 与 R6、R7 与 R14、Rll 与 R16、R15 与 R12、R41 与 R42、R43 与 R44、R22 与 R23 的阻值精确相等，电阻 R22、R23、R18、R21、R7、R14 的电阻值取值IK Ω，负载阻抗8 Ω，电源电压+25V，最大输出功率约20W。
【具体实施方式】
[0012]本申请换导式功率放大器的运行与上述背景专利申请电路一样，通过设置二级稳压偏置电路将第一互补管V5、V6的静态基极电位稳定地固定，由第一互补管V5、V6与第二互补管V1、V2组成对称的二级直耦放大电路，音频信号经过常规电路的多级直耦放大，从功放管V4、V3输出并且通过启动电阻Rl和电感L将功放管V4、V3建立在负载RL上的电压变化传导到第一互补管的共发射极，使其中之一晶体管的输出电流增大而另一晶体管则趋于截止，从而推动第二互补管中一晶体管趋向饱和，趋向饱和的程度由功放管的输出电流大小来决定，以此来配合功放管推动负载。
[0013]电路的实现是:如图2所示，首先连接第一稳压偏置电路，由电阻R22、R23和稳压管W3组成；其中一端连接电源电压正极的第23电阻R23其另一端连接第3稳压管W3的阴极，一端连接电源电压负极的第22电阻R22其另一端连接第3稳压管W3的阳极。
[0014]再连接第二稳压偏置电路，由晶体管V13和电阻R18、R19、R20、R21以及电容Cl组成；其中第21电阻R21的一端连接第3稳压管W3的阴极，另一端连接第20电阻R20的一端和第13晶体管V13的集电极以及第I电容Cl的正极；第18电阻R18的一端连接第3稳压管W3的阳极，另一端连接第19电阻R19的一端和第13晶体管V13的发射极以及第I电容Cl的负极；第19电阻R19、第20电阻R20的另一端互连并且连接第13晶体管V13的基极。本申请中的第二稳压偏置电路稳压精度一般，但实际上是可以做到远远超过一般的精度。
[0015]接下来连接第一互补管静态基极电位固定电路，由晶体管V7、V12和稳压管W1、W2以及电阻R7、R8、R13、R14、R17组成；其中第2稳压管W2的阴极端连接第I电容Cl的正极，其阳极端连接第17电阻R17的一端和第12晶体管V12的基极，第12晶体管的发射极通过第14电阻R14连接第I电容Cl的正极，集电极连接第6晶体管V6的基极并通过第13电阻R13连接第I电容Cl的负极；第I稳压管Wl的阳极端连接第I电容Cl的负极，其阴极端连接第17电阻R17的另一端和第7晶体管V7的基极，第7晶体管的发射极通过第7电阻R7连接第I电容Cl的负极，集电极连接第5晶体管V5的基极并通过第8电阻R8连接第I电容Cl的正极。
[0016]接着连接第一互补管静态基极电位自动控制电路，由集成电路IC2和晶体管V8、V9以及电阻R11、R12、R15、R16组成；其中第12电阻R12、第11电阻Rll的一端分别连接第I电容Cl的正极、负极，另一端互连；第16电阻R16、第15电阻R15的一端分别连接第I电容Cl的正极、负极，另一端互连；第2集成电路a部分IC2a的输出端连接第8晶体管V8的基极，其同相端连接第15电阻的另一端、反相端连接第7晶体管V7的集电极，第8晶体管V8的发射极连接第7晶体管V7的发射极，其集电极连接第I电容Cl的正极；第2集成电路b部分IC2b的输出端连接第9晶体管V9的基极，其反相端连接第12电阻的另一端、同相端连接第12晶体管V12的集电极；第9晶体管的发射极连接第I电容Cl的负极，其集电极连接第12晶体管的发射极。由于这里使用了集成电路IC2来对第一互补管基极间电位进行自动控制，因而提闻了控制精度的同时也为整个电路性能的提闻提供了条件。
[0017]启动电阻Rl和电感L以及第一互补管V5、V6和第二互补管Vl、V2电路，由晶体管V1、V2、V5、V6和电阻R1、R2、R3和电感L组成；其中第一互补管的第5晶体管V5、第6晶体管V6的发射极互连，两个集电极分别通过第5电阻R5、第6电阻R6连接第二互补管的第I晶体管V1、第2晶体管V2的基极，第I晶体管、第2晶体管的集电极互连，两个发射极分别连接第3晶体管V3、第3晶体管V4的集电极并分别通过第2电阻R2、第4电阻R4连接电源电压的的负极、正极；启动电阻Rl —端连接第5晶体管V5、第6晶体管V6的共发射极，另一端连接电感L的一端，电感L的另一端连接负载RL的一端并分别通过第10电阻R10、第9电阻R9连接第4晶体管V4、第3晶体管V3的两个发射极，负载RL的另一端通过第I电感LI连接第二互补管V2、Vl的共集电极。
[0018] 完成以上连接后开始调整可变电阻R20使电容Cl两端的电压为8V，接下来调整电阻R11、R12、R15、R16、R17的电阻值，使第一互补管V6的基极电位高于V5的基极电位， 电位差为1.0V~1.2V左右,重复以上调整直到认为满意为止,调试完毕应使晶体管V6的基极电位高于电源电压的中点电位0.5V~0.6V，晶体管V5的基极电位低于电源电压的中点电位0.5V~0.6V。图2中其余部分为音响功放常规电路，通常由对称的多级直耦放大电路以及环路负反馈控制组成，其常用的接法如说明书附图2中所示:音频小信号通过 in与接地输入具有恒流源的差动式输入级晶体管V15的基极进行第一级放大，放大后信号直接进入晶体管V17的基极进行第二级放大，再次放大的信号直接进入晶体管V19 (或 V18)的基极进行第三级放大，最后信号进入晶体管V4(或V3)的基极进行第四级放大，经过晶体管V4(或V3)放大电流并在晶体管Vl (或V2)的导通配合下直接推动负载扬声器 RL,同时在晶体管V4、V3输出端取出电压，通过反馈组件变成电流反馈到功放电路输入级的反相端晶体管V16的基极，以此控制整个功放电路的动、静工作状态。晶体管V15、V16、 V17、V18、V19可以选择对管型号为:2SA1015/2SC1815，晶体管V3、V4可以选择对管型号为: 2SA1301/2SC3280(也可以用准互补对称输出来代替);电阻R82与R83、R81与R84、R86与 R87的电阻值精确相等，电阻R88的电阻值大约是电阻R85的2倍，电容C3、C4电容量精确相等，电容C2的电容量是电容C3、C4电容量的一百倍以上，晶体管V4、V3的静态工作电流大约30mA，集成电路ICl、IC3的正极、负极分别连接电源电压的正极、负极，集成电路IC2的正极、负极分别连接第I电容Cl的正极、负极，两个恒流源做得越稳定则越优良，常规电路的调整按通常方法进行，主要是将晶体管V4、V3的共发射极电位调整到电源电压的中点并连接上环路负反馈控制即可。
[0019]最后将启动电阻Rl—端连接第一互补管V6、V5的共发射极，另一端连接电感L的一端，电感L的另一端连接负载RL的一端并分别通过电阻R9、RlO连接晶体管V3、V4的发射极，负载RL的另一端通过第I电感LI连接第二互补管V2、Vl的共集电极。同时接入桥输出动态内阻即时相等电路，由集成电路ICl和晶体管V41、V42、V43、V44、V46、V47、V48以及电阻1?41、1?42、1?43、1?44、1?46、1?47组成；其中第I集成电路b部分IClb的输出端连接其反相端和第41晶体管V41的基极，其同相端连接第3晶体管V3的发射极，第41晶体管的发射极通过第41电阻R41连接第I晶体管Vl的发射极，第41晶体管的集电极连接第44 晶体管V44的基极和集电极，第44晶体管的发射极通过第44电阻R44连接第2晶体管V2 的发射极；第I集成电路d部分ICld的输出端连接第47晶体管V47的基极，其反相端连接第44晶体管的基极，其同相端连接第2晶体管的集电极，第47晶体管的发射极通过第47 电阻R47连接电源电压的负极，其集电极连接第48晶体管V48的基极，第48晶体管的发射极连接第2晶体管的发射极，其集电极连接第I晶体管的基极；
[0020]第I集成电路c部分IClc的输出端与反相端互连并连接第42晶体管V42的基极， 其同相端连接第4晶体管V4的发射极，第42晶体管V42的发射极通过第42电阻R42连接第2晶体管V2的发射极，第42晶体管的集电极连接第43晶体管V43的基极和集电极，第 43晶体管的发射极通过第43电阻R43连接第I晶体管Vl的发射极；第I集成电路a部分 ICla的输出端通过第46电阻R46连接第46晶体管V46的基极，其同相端连接第43晶体管的基极，反相端连接第I晶体管Vl的集电极，第46晶体管的发射极连接第I晶体管的发射极，其集电极连接第I晶体管Vl的基极。
[0021]晶体管V5、V6应选高P值PNP型、NPN型对管，^值在350~700，附图中全部晶体管对管的配对误差在±5%或者更小。若是工厂化规模生产则还需要加入中点直流伺服电路、第一互补管防交越失真电路、IOHz陷波和检测、过电流过电压保护电路等。
[0022]按文中所述要求顺序完成以上步骤后，整个功放电路就可以运行了。我们就可以听到音色优美、音质清晰的音乐，音响效果悦耳动听。
【权利要求】
1.换导式功率放大器，其包括:第一稳压偏置电路，第二稳压偏置电路，第一互补管静态基极电位固定及自动控制电路，启动电阻Rl和电感L以及第一互补管和第二互补管，桥输出动态内阻即时相等电路；其特征是:由主动半桥即功率信号源通过启动电阻(Rl)和电感(L)来启动被动半桥电路，使被动半桥中的上、下臂功率晶体管(V1、V2)彼此交替地导通负载(RL)配合主动半桥中的下、上臂功率晶体管(V4、V3)呈不同电流强度的交换导通状态，被动半桥输出电压与主动半桥输出电压的相位始终相反并以此来推动两个半桥之间的负载(RL);所述启动电阻Rl —端连接第一互补管V6、V5的共发射极，另一端连接电感L的一端，电感L的另一端连接负载RL的一端并分别通过第10电阻R10、第9电阻R9连接第4晶体管V4、第3晶体管V3的两个发射极，负载RL的另一端通过第I电感LI连接第二互补管V2、Vl的共集电极，第二互补管中的PNP管、NPN管两个发射极分别连接第4晶体管V4、第3晶体管V3的两个集电极并分别通过第4电阻R4、第2电阻R2连接电源电压的正极、负极，以及电结合第一互补管集电极与第二互补管基极的限流电阻R5、R6。
2.根据权利要求1.的换导式功率放大器，其特征包括:所述第一互补管静态基极电位固定电路，由晶体管V7、V12和稳压管Wl、W2以及电阻R7、R8、R13、R14、R17组成；其中第2稳压管W2的阴极端连接第I电容Cl的正极，其阳极端连接第17电阻R17的一端和第12晶体管V12的基极，第12晶体管的发射极通过第14电阻R14连接第I电容Cl的正极，集电极连接第6晶体管V6的基极并通过第13电阻R13连接第I电容Cl的负极；第I稳压管Wl的阳极端连接第I电容Cl的负极，其阴极端连接第17电阻R17的另一端和第7晶体管V7的基极，第7晶体管的发射极通过第7电阻R7连接第I电容Cl的负极，集电极连接第5晶体管V5的基极并通过第8电阻R8连接第I电容Cl的正极。
3.根据权利要求1.的换导式功率放大器，其特征包括:所述第一稳压偏置电路，由电阻R22、R23和稳压管W3组成；其中一端连接电源电压正极的第23电阻R23其另一端连接第3稳压管W3的阴极，一端连接电源电压负极的第22电阻R22其另一端连接第3稳压管W3的阳极。
4.根据权利要求1.的换导式 功率放大器，其特征包括:所述第二稳压偏置电路，由晶体管V13和电阻R18、R19、R20、R21以及电容Cl组成；其中第21电阻R21的一端连接第3稳压管W3的阴极，另一端连接第20电阻R20的一端和第13晶体管V13的集电极以及第I电容Cl的正极；第18电阻R18的一端连接第3稳压管W3的阳极，另一端连接第19电阻R19的一端和第13晶体管V13的发射极以及第I电容Cl的负极；第19电阻R19、第20电阻R20的另一端互连并且连接第13晶体管V13的基极。
5.根据权利要求1.的换导式功率放大器，其特征包括:第一互补管静态基极电位自动控制电路，由集成电路IC2和晶体管V8、V9以及电阻R11、R12、R15、R16组成；其中第12电阻R12、第11电阻Rll的一端分别连接第I电容Cl的正极、负极，另一端互连;第16电阻R16、第15电阻R15的一端分别连接第I电容Cl的正极、负极，另一端互连；第2集成电路a部分IC2a的输出端连接第7晶体管V7的基极，其同相端连接第12电阻的另一端、反相端连接第7晶体管V7的集电极，第8晶体管的发射极连接第7晶体管V7的发射极，其集电极连接第I电容Cl的正极；第2集成电路b部分IC2b的输出端连接第9晶体管V9的基极，其反相端连接第12电阻的另一端、同相端连接第12晶体管的集电极；第9晶体管的发射极连接第I电容Cl的负极，其集电极连接第7晶体管V7的发射极。
6.根据权利要求1.的换导式功率放大器，其特征还包括所述的桥输出动态内阻即时相等电路，由集成电路ICl和晶体管V41、V42、V43、V44、V46、V47、V48以及电阻R41、R42、 R43、R44、R46、R47组成；其中第I集成电路b部分IClb的输出端连接其反相端和第41晶体管V41的基极，其同相端连接第3晶体管V3的发射极，第41晶体管的发射极通过第41 电阻R41连接第I晶体管Vl的发射极，第41晶体管的集电极连接第44晶体管V44的基极和集电极，第44晶体管的发射极通过第44电阻R44连接第2晶体管V2的发射极；第I集成电路d部分ICld的输出端连接第47晶体管V47的基极，其反相端连接第44晶体管的基极，其同相端连接第2晶体管的集电极，第47晶体管的发射极通过第47电阻R47连接电源电压的负极，其集电极连接第46晶体管V46的基极，第46晶体管的发射极连接第2晶体管的发射极，其集电极连接第I晶体管的基极；第I集成电路c部分IClc的输出端与反相端互连并连接第42晶体管V42的基极，其同相端连接第4晶体管V4的发射极，第42晶体管 V42的发射极通过第42电阻R42连接第2晶体管V2的发射极，第42晶体管的集电极连接第43晶体管V43的基极和集电极，第43晶体管的发射极通过第43电阻R43连接第I晶体管Vl的发射极；第I集成电路a部分ICla的输出端通过第46电阻R46连接第46晶体管 V46的基极，第46晶体管的发射极连接第2晶体管的发射极，其集电极连接第I晶体管Vl 的基极。·
【文档编号】H03F3/20GK103580625SQ201210256008
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月20日 优先权日:2012年7月20日
【发明者】施少俊 申请人:施少俊