D類功放的突出優(yōu)點(diǎn)是效率特別高，這是因?yàn)樗妮敵鲭娐饭ぷ髟陂_關(guān)狀態(tài)；而要開關(guān)工作又必須進(jìn)行調(diào)制，常用的調(diào)制方式是正弦脈寬調(diào)制（SPWM）。D類功放的框圖如下圖1所示。

圖1 ?D類功放方框圖

1．H橋及濾波電路設(shè)計(jì)

H橋及濾波電路比較簡單，如下圖2所示。

圖2 ?H橋及濾波電路

H橋用4只場效應(yīng)管組成，Q1、Q2組成一個(gè)橋臂，Q3、Q4組成另一個(gè)橋臂，濾波電路與一般D類功放一樣采用由L1、L2、C1、C2組成一個(gè)低通濾波器。它的工作過程是：當(dāng)前級驅(qū)動正半周時(shí)，電流由VDS→Q1→11→Y→L2→Q4→地；負(fù)半周時(shí)，電流由VDS→Q3→L2→Y→L1→Q2→地。

Q1-Q4選用N溝道功率場效應(yīng)管BUZ11，其參數(shù)如下：75W/30/V50V/0.05Ω；L1、L2選100μF/2A，電容C1、C2選0.47μF。

2．驅(qū)動電路設(shè)計(jì)

驅(qū)動電路的任務(wù)是驅(qū)動H全橋的場效應(yīng)管，為了驅(qū)動高端管子，驅(qū)動電路應(yīng)具有自舉浮地功能。

這里可以選用兩只廉價(jià)的IR2101來實(shí)現(xiàn)。IR2101內(nèi)部框圖、引腳圖如下圖3（a）、3（b）所示。

圖3（a）IR2101內(nèi)部框圖

圖3（b）IR2101引腳圖

IR2101的引腳功能如下：

引腳7是高端輸出（HO），引腳5是低端輸出（LO），引腳1是低端電源電壓（VCC），引腳8是高端浮置電源電壓（VB），引腳4是低端電源公共端（COM），引腳6是高端浮置電源公共端（VS），引腳2是高端邏輯輸入控制端，（HIN）引腳3是低端邏輯輸入控制端（LIN）。

使用IR2101的驅(qū)動電路如下圖4所示。

圖4 ?IR2101驅(qū)動電路

為了降低成本和簡化電路，也可以采用脈沖變壓器驅(qū)動，電路如下圖5所示。

圖5 ?變壓器驅(qū)動電路

3．載波、調(diào)制、死區(qū)電路設(shè)計(jì)

載頻發(fā)生器、調(diào)制電路、死區(qū)控制電路可以由一片SG3525A實(shí)現(xiàn)。SG3525A是電壓控制模式的PWM控制與驅(qū)動器（UC3525A、KC3525A同，用SG3525B可以直接替換），它主要用于開關(guān)電源。

它的內(nèi)部主要由基準(zhǔn)電源、誤差放大器、振蕩器、PWM比較器、觸發(fā)器、輸出電路等組成，封裝形式有16腳DIP封裝，其引腳功能及特點(diǎn)如下：

1腳：誤差放大器反相輸入；2腳：誤差放大器同相輸入；3腳：振蕩器外同步控制輸入，若采用內(nèi)部振蕩時(shí)鐘信號，該腳懸空或接高電平；若采用外同步時(shí)鐘信號，該腳接地，并且外同步時(shí)鐘應(yīng)從4/5腳輸入；4腳：內(nèi)部振蕩器輸出端，外同步時(shí)為外同步時(shí)鐘輸入端；5腳：外接定時(shí)電容端；6腳：外接定時(shí)電阻端，與5腳共同決定內(nèi)部振蕩器的振蕩頻率；7腳：外接放電電阻端，它與5腳電容決定PWM驅(qū)動信號A路輸出與B路輸出間的死區(qū)時(shí)間；8腳：外接軟啟動電容端；9腳：內(nèi)部PWM比較器輸入端；10腳：外部控制端，接低電平時(shí)芯片內(nèi)部工作；接高電平時(shí)，芯片內(nèi)部被關(guān)斷；11腳：PWM驅(qū)動信號A路輸出；12腳：地端；13腳：集電極開路輸出端，應(yīng)用時(shí)，一般與Vin間接一個(gè)小阻值電阻；14腳：PWM驅(qū)動信號B路輸出端；15腳：芯片電源端；16腳：內(nèi)部基準(zhǔn)電源輸出端。其內(nèi)部框圖如下圖6所示。

圖6 SG3525A內(nèi)部框圖

SG3525A的內(nèi)部振蕩器為一個(gè)三角波發(fā)生器，它的振蕩頻率由6腳的電阻和5腳的電容決定。內(nèi)部還有一個(gè)PWM比較器，當(dāng)9腳輸入電壓發(fā)生變化時(shí)，三角波和輸入電壓的交點(diǎn)發(fā)生變化，比較器輸出脈寬發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制（PWM）。如果我們在其9腳輸入具有輸入音頻信號幅值和頻率信息的直流電壓，則其輸出脈寬就一定反映音頻信號幅值和頻率的變化。由SG3525A構(gòu)成的音頻SPWM電路如下圖7所示。其振蕩頻率fo可以選擇在300kHz上下，它與Rt、Ct、Rd有關(guān)，可以在其數(shù)據(jù)手冊中通過查表得到。

一般的表達(dá)式為：fo=l/Ct（0.67Rt+1.3Rd）；R1選2.2Ω，R2選4.7Ω，Rd選10Ω。

圖7 ?SG3525A構(gòu)成的音頻SPWM電路

4．音頻放大器設(shè)計(jì)

音頻放大器用運(yùn)放構(gòu)成，如下圖8所示。

圖8 ?音頻放大器

為了將音頻疊加在直流電壓上送至SG3525A的9腳，將雙電源運(yùn)放設(shè)計(jì)成單電源應(yīng)用，這樣既放大了音頻信號又將SG3525A的9腳偏置在一定的直流電壓上，即，使SG3525A在無信號輸入時(shí)的中心脈沖占空比偏置在一定值上。圖中運(yùn)放采用OP07，其同相輸入端由R2、R3，分壓后偏置在U3=VCC★R3/（R2+R3）上，使其6腳亦即SG3525A的9腳也偏置在此值上，在無信號輸入時(shí)SG3525A的輸出脈沖占空比也偏置在相對應(yīng)的值上；當(dāng)有音頻信號輸入時(shí)，OP07的輸出6腳即SG3525A的9腳直流電壓為：

U9=（VCC*R3/（R2+R3）±UIMSinωt

則，U9的波形示意如下圖9。

圖9 ?U9在信號輸入時(shí)的波形圖

由圖可知，SG3525A的9腳直流電壓按輸入信號規(guī)律變化。則，SG3525A輸出脈沖占空比隨輸入信號在偏置點(diǎn)上下按信號規(guī)律變化，從而實(shí)現(xiàn)SPWM調(diào)制。

R1=R2=R3=47K，R4=250K，C1=C2=1μf，輸入電位器為10K。

5．整體電路

整體電路如下圖10所示。

圖10 ?基于SG3525A的D類數(shù)字功放電路

6.結(jié)論

使用SG3525A的D類數(shù)字功率放大器具有電路簡單、無須調(diào)整、輸出功率大、電源效率高、功率元件發(fā)熱小等優(yōu)點(diǎn)。由于功率元件外接，還特別適合較大功率的場合；另外，除了功率元件外還很容易實(shí)現(xiàn)集成，是一種很有發(fā)展前途的電路。