CN107343245B - 一种脉宽调制双pwm单元功放模组 - Google Patents

一种脉宽调制双pwm单元功放模组 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种脉宽调制双PWM单元功放模组，功放模组为双层板排布，数字功放PWM脉宽调制电路包含两组对等的PWM功放单元，提供两套辅佐电路。本发明开关电源隔离变压器电路经过启动/关闭控制电路后连接数字功放PWM脉宽调制电路，开关电源隔离变压器电路输出端并联连接数字功放主电压整流滤波电路、辅佐电源1整流滤波电路、辅佐电源2整流滤波电路、风扇电压整流滤波电路。本发明的功放模组具有完善的保护电路，数字功放PWM脉宽调制电路分布在上层电路板，其它排布在下层电路板上，布局合理，散热效果佳，音质保真效果好。

Description

一种脉宽调制双PWM单元功放模组
技术领域
本发明涉及一种功放装置，具体来说，特别是涉及一种双PWM单元脉宽调制350W+350W 500W+500W功放模组。
背景技术
音响功放在生活中应用很广，功率放大器简称功放，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放，其将音频电信号放大后带动音箱的扬声器发出声音。专业功放一般用于会议，演出，厅，堂，场，馆的扩音。设计上以输出功率大，保护电路完善，良好的散热为主。音响功放性能的好坏直接影响到整个音箱播放音质的效果，时常会有声音失真等情况，目前音箱功放有不同的功率的，不同场所使用不同功率的功放，如何改善功放中的信号处理的设计，使其适合于各种不同场合的需求是本文所要探讨的。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。专业功放一般用于会议，演出，厅，堂，场，馆的扩音。设计上以输出功率大，保护电路完善，良好的散热为主。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，采用PWM脉宽调制电路构成，功放模组为双层板排布，数字功放PWM脉宽调制电路(脉宽调制功放电路)包含两组对等的PWM功放单元，提供两套辅佐电路：辅佐电源1整流滤波电路、辅佐电源2整流滤波电路，进行整流、滤波后输出电压，适合大功率功放输出。
为达上述目的，本发明的技术方案采用一种脉宽调制双PWM单元(350W+350W 500W+500W)功放模组，通过以下方式实施：
本发明的一种脉宽调制双PWM单元功放模组，功放模组为双层板排布，数字功放PWM脉宽调制电路(脉宽调制功放电路)分布在上层电路板(PCB)，其它排布在下层电路板上；EMI滤波器、桥式整流滤波电路、自激式半桥开关电源电路、开关电源隔离变压器电路依次连接，开关电源隔离变压器电路经过启动/关闭控制电路后连接数字功放PWM脉宽调制电路，开关电源隔离变压器电路输出端并联连接数字功放主电压整流滤波电路、辅佐电源1整流滤波电路、辅佐电源2整流滤波电路、风扇电压整流滤波电路，辅佐电源1整流滤波电路经过+/-12V辅佐电压1电路后连接+/-5V辅佐电压1电路，+/-5V辅佐电压1电路输出端连接数字功放PWM脉宽调制电路，辅佐电源1整流滤波电路经过+12V辅佐电压2电路后连接+5V辅佐电压2电路；
数字功放主电压整流滤波电路经过电流检测电路后连接输出功率限制电路，电流检测电路输出端连接数字功放PWM脉宽调制电路，数字功放主电压整流滤波电路经过PWM驱动芯片电源电路后连接数字功放PWM脉宽调制电路，数字功放PWM脉宽调制电路输出端连接数字功放输出电路、保护指示电路，数字功放PWM脉宽调制电路输入端连接信号保护电路。
在一些实施例中，风扇电压整流滤波电路输出端连接风扇调速电路，风扇调速电路连接监测数字功放温度电路；
EMI滤波器输入端连接AC交流电输入，EMI滤波器输出端连接桥式整流滤波电路，桥式整流滤波电路对输入的交流电压进行选择，桥式整流滤波电路输出端连接自激式半桥开关电源电路，自激式半桥开关电源电路进行过温/过压/过流保护，自激式半桥开关电源电路输出端连接开关电源隔离变压器电路。
在一些实施例中，PWM驱动芯片电源电路包含接插口J5B、J2B、J6B、J4B，数字功放PWM脉宽调制电路包含两组PWM功放单元，PWM驱动芯片电源电路的一组接插口J5B、J2B连接一PWM功放单元，PWM驱动芯片电源电路的另一组接插口J6B、J4B连接另一PWM功放单元，接插口J5B的引脚4、5、7连接+/-5V辅助电压电路33，接插口J5B的引脚3接地，接插口J2B经过电阻R128A、电容C114后接地；接插口J6B的引脚8接地；接插口J4B经过电阻R129A、电容C115后接地。
在一些实施例中，PWM驱动芯片电源电路(脉宽调制电源电路)上设有连接上层电路板(PCB)的端口，PWM驱动芯片电源电路通过两组对称的接插口J5B、J2B与接插口J6B、J4B连接上层电路板；接插口J6B的引脚5连接启动/关闭控制电路的PNP三极管Q4的发射极E，启动/关闭控制电路的PNP三极管Q4的集电极C连接+/-12V辅佐电压1电路的电源负-12V，PNP三极管Q5的集电极C经过电阻R187后连接PNP三极管Q4的基极B，PNP三极管Q4的基极B经过电容C144后接地，PNP三极管Q4的基极B连接静音接口MUTE。
在一些实施例中，数字功放PWM脉宽调制电路(脉宽调制功放电路)包含两组PWM功放单元，第一组PWM功放单元包含PWM脉宽调制芯片U2，芯片U2的引脚15经过电阻R39后连接+B端接口，芯片U2的引脚10连接+/-12V辅佐电压1电路的电源负，芯片U2的引脚14经过电阻R27后连接NMOS管D-FET3的栅极G，芯片U2的引脚13连接NMOS管D-FET3的源极S与NMOS管D-FET4的漏极D，芯片U2的引脚13输出功放信号，NMOS管D-FET3的漏极D连接+B端接口，芯片U2的引脚16经过电阻R44、二极管D2的正极-负极后连接NMOS管D-FET3的漏极D，电阻R44与电阻R27之间串联有电阻R29；
NMOS管D-FET3的源极S连接NMOS管D-FET4的漏极D，NMOS管D-FET4的源极S连接芯片U2的引脚10，NMOS管D-FET4的栅极G经过电阻R28后连接芯片U2的引脚11，NMOS管D-FET4的栅极G经过电阻R28、R45与发光二极管DS2后连接NMOS管D-FET4的源极S。
在一些实施例中，数字功放PWM脉宽调制电路(脉宽调制功放电路)的第一组PWM功放单元上设有过温保护电路，第一组PWM功放单元的过温保护电路包含PNP三极管Q1、热敏电阻PR1，芯片U2的引脚1并联连接热敏电阻PR1、PNP三极管Q1的发射极E，芯片U2的引脚1经过热敏电阻PR1后连接PNP三极管Q1的基极B，PNP三极管Q1的基极B经过电阻R15后接地；第二组PWM功放单元与第一组PWM功放单元结构相同。
本发明的功放模组具有完善的保护电路，数字功放PWM脉宽调制电路分布在上层电路板，其它排布在下层电路板上，布局合理，散热效果佳，音质保真效果好。
附图说明
图1所示为本发明的电路原理框图；
图2所示为本发明PWM驱动芯片电源电路的电子线路图；
图3所示为本发明数字功放PWM脉宽调制电路的电子线路图；
图4所示为本发明第一组PWM功放单元的电子线路图。
附图标记说明如下：
EMI滤波器11，桥式整流滤波电路12，自激式半桥开关电源电路13，开关电源隔离变压器电路14，启动/关闭控制电路15，输出功率限制电路16，信号保护电路17，数字功放输出电路18，保护指示电路19，数字功放主电压整流滤波电路21，电流检测电路22，PWM驱动芯片电源电路23，数字功放PWM脉宽调制电路24，辅佐电源1整流滤波电路31，+/-12V辅佐电压1电路32，+12V辅佐电压2电路33，+/-5V辅佐电压1电路34，+5V辅佐电压2电路35，辅佐电源2整流滤波电路37，风扇电压整流滤波电路41，风扇调速电路42，监测数字功放温度电路43。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下结合附图与具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。
本发明的功放模组为双层板排布，数字功放PWM脉宽调制电路24(脉宽调制功放电路)分布在上层电路板(PCB)，其它排布在下层电路板上；
EMI滤波器11、桥式整流滤波电路12、自激式半桥开关电源电路13、开关电源隔离变压器电路14依次连接，桥式整流滤波电路12进行输入交流电压选择，自激式半桥开关电源电路13进行过温/过压/过流保护。
开关电源隔离变压器电路14经过启动/关闭控制电路15后连接数字功放PWM脉宽调制电路24，开关电源隔离变压器电路14输出端并联连接数字功放主电压整流滤波电路21、辅佐电源1整流滤波电路31、辅佐电源2整流滤波电路37、风扇电压整流滤波电路41，辅佐电源1整流滤波电路31经过+/-12V辅佐电压1电路32后连接+/-5V辅佐电压1电路34，+/-5V辅佐电压1电路34输出端连接数字功放PWM脉宽调制电路24，辅佐电源1整流滤波电路31经过+12V辅佐电压2电路33后连接+5V辅佐电压2电路35；
数字功放主电压整流滤波电路21经过电流检测电路22后连接输出功率限制电路16，电流检测电路22输出端连接数字功放PWM脉宽调制电路24，数字功放主电压整流滤波电路21经过PWM驱动芯片电源电路23后连接数字功放PWM脉宽调制电路24，数字功放PWM脉宽调制电路24输出端连接数字功放输出电路18、保护指示电路19，数字功放PWM脉宽调制电路24输入端连接信号保护电路17。
信号保护电路17：进行信号放大/模式转换/缓冲保护，并接收通道1-2功放信号输入；数字功放输出电路18可进行滤波/检测/能量回收，并提供通道1-2功放输出；保护指示电路19提供直流/过温/过流/过压保护，输出保护指示。
+/-12V辅佐电压1电路32提供+/-12V辅佐电压输出1；+12V辅佐电压2电路33提供+12V辅佐电压输出2(可选择)；+5V辅佐电压2电路35提供+5V辅佐电压输出2(可选择)；辅佐电源2整流滤波电路37提供+48V输出(可选择)。
EMI滤波器11输入端连接AC交流电输入，EMI滤波器11输出端连接桥式整流滤波电路12，桥式整流滤波电路12对输入的交流电压进行选择，桥式整流滤波电路12输出端连接自激式半桥开关电源电路13，自激式半桥开关电源电路13进行过温/过压/过流保护(直流保护模块--直流偏转，热敏电阻，限功率，限流，报警，关机；过温保护模块--打嗝保护—降温自启动，Reset保护—上电复位、软件或人工复位)，自激式半桥开关电源电路13输出端连接开关电源隔离变压器电路14。
数字功放输出电路18输出信号同时进行滤波/检测/能量回收。
风扇电压整流滤波电路41输出端连接风扇调速电路42，风扇调速电路42连接监测数字功放温度电路43。
PWM驱动芯片电源电路23包含接插口J5B、J2B、J6B、J4B，数字功放PWM脉宽调制电路24包含两组PWM功放单元，PWM驱动芯片电源电路23的一组接插口J5B、J2B连接一PWM功放单元，PWM驱动芯片电源电路23的另一组接插口J6B、J4B连接另一PWM功放单元，接插口J5B的引脚4、5、7连接+/-5V辅助电压电路33，接插口J5B的引脚3接地，接插口J2B经过电阻R128A、电容C114后接地；接插口J6B的引脚8接地；接插口J4B经过电阻R129A、电容C115后接地。
PWM驱动芯片电源电路23(脉宽调制电源电路)上设有连接上层电路板(PCB)的端口，PWM驱动芯片电源电路23通过两组接插口J5B、J2B与接插口J6B、J4B连接上层电路板。
接插口J6B的引脚5连接启动/关闭控制电路15的PNP三极管Q4的发射极E，启动/关闭控制电路15的PNP三极管Q4的集电极C连接+/-12V辅佐电压1电路32的电源负-12V，PNP三极管Q5的集电极C经过电阻R187后连接PNP三极管Q4的基极B，PNP三极管Q4的基极B经过电容C144后接地，PNP三极管Q4的基极B连接静音接口MUTE。
数字功放PWM脉宽调制电路24(脉宽调制功放电路)包含两组对等的PWM功放单元，第一组PWM功放单元包含PWM脉宽调制芯片U2，芯片U2的引脚15经过电阻R39后连接+B端接口，芯片U2的引脚10连接+/-12V辅佐电压1电路32的电源负，芯片U2的引脚14经过电阻R27后连接NMOS管D-FET3的栅极G，芯片U2的引脚13连接NMOS管D-FET3的源极S与NMOS管D-FET4的漏极D，芯片U2的引脚13输出功放信号，NMOS管D-FET3的漏极D连接+B端接口，芯片U2的引脚16经过电阻R44、二极管D2的正极-负极后连接NMOS管D-FET3的漏极D，电阻R44与电阻R27之间串联有电阻R29。
NMOS管D-FET3的源极S连接NMOS管D-FET4的漏极D，NMOS管D-FET4的源极S连接芯片U2的引脚10，NMOS管D-FET4的栅极G经过电阻R28后连接芯片U2的引脚11，NMOS管D-FET4的栅极G经过电阻R28、R45与发光二极管DS2后连接NMOS管D-FET4的源极S。
数字功放PWM脉宽调制电路24(脉宽调制功放电路)的第一组PWM功放单元上设有过温保护电路，第一组PWM功放单元的过温保护电路包含PNP三极管Q1、热敏电阻PR1，芯片U2的引脚1并联连接热敏电阻PR1、PNP三极管Q1的发射极E，芯片U2的引脚1经过热敏电阻PR1后连接PNP三极管Q1的基极B，PNP三极管Q1的基极B经过电阻R15后接地；第二组PWM功放单元与第一组PWM功放单元结构相同。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种脉宽调制双PWM单元功放模组，功放模组为双层板排布，数字功放PWM脉宽调制电路(24)分布在上层PCB电路板，其它排布在下层电路板上；数字功放PWM脉宽调制电路(24)包含两组对等的PWM功放单元，提供两套辅佐电路：辅佐电源1整流滤波电路(31)、辅佐电源2整流滤波电路(37)，进行整流、滤波后输出电压；
EMI滤波器(11)、桥式整流滤波电路(12)、自激式半桥开关电源电路(13)、开关电源隔离变压器电路(14)依次连接；其特征在于，开关电源隔离变压器电路(14)经过启动/关闭控制电路(15)后连接数字功放PWM脉宽调制电路(24)，开关电源隔离变压器电路(14)输出端并联连接数字功放主电压整流滤波电路(21)、辅佐电源1整流滤波电路(31)、辅佐电源2整流滤波电路(37)、风扇电压整流滤波电路(41)，辅佐电源1整流滤波电路(31)经过+/-12V辅佐电压1电路(32)后连接+/-5V辅佐电压1电路(34)，+/-5V辅佐电压1电路(34)输出端连接数字功放PWM脉宽调制电路(24)，辅佐电源1整流滤波电路(31)经过+12V辅佐电压2电路(33)后连接+5V辅佐电压2电路(35)；
+/-12V辅佐电压1电路(32)提供+/-12V辅佐电压输出1，+12V辅佐电压2电路(33)提供+12V辅佐电压输出2，+5V辅佐电压2电路(35)提供+5V辅佐电压输出2，辅佐电源2整流滤波电路(37)提供+48V输出；
数字功放主电压整流滤波电路(21)经过电流检测电路(22)后连接输出功率限制电路(16)，电流检测电路(22)输出端连接数字功放PWM脉宽调制电路(24)，数字功放主电压整流滤波电路(21)经过PWM驱动芯片电源电路(23)后连接数字功放PWM脉宽调制电路(24)，数字功放PWM脉宽调制电路(24)输出端连接数字功放输出电路(18)、保护指示电路(19)，数字功放PWM脉宽调制电路(24)输入端连接信号保护电路(17)；
信号保护电路(17)进行放大/模式转换/缓冲保护，并接收通道1-2功放信号输入；数字功放输出电路(18)进行滤波/检测/能量回收，并提供通道1-2功放输出；保护指示电路(19)提供直流/过温/过流/过压保护，输出保护指示；
EMI滤波器(11)输入端连接AC交流电输入，EMI滤波器(11)输出端连接桥式整流滤波电路(12)，桥式整流滤波电路(12)对输入的交流电压进行选择，桥式整流滤波电路(12)输出端连接自激式半桥开关电源电路(13)，自激式半桥开关电源电路(13)进行过温/过压/过流保护，自激式半桥开关电源电路(13)输出端连接开关电源隔离变压器电路(14)；
数字功放输出电路(18)输出信号同时进行滤波/检测/能量回收；
PWM驱动芯片电源电路(23)包含接插口J5B、J2B、J6B、J4B，数字功放PWM脉宽调制电路(24)包含两组PWM功放单元，接插口J5B、J2B一组连接一PWM功放单元，接插口J6B、J4B一组连接另一PWM功放单元，接插口J5B的引脚4、5、7连接+/-5V辅助电压电路(33)，接插口J5B的引脚3接地，接插口J2B经过电阻R128A、电容C114后接地；接插口J6B的引脚8接地；接插口J4B经过电阻R129A、电容C115后接地；
PWM驱动芯片电源电路(23)上设有接上层PCB电路板的端口，PWM驱动芯片电源电路(23)通过两组接插口J5B、J2B与接插口J6B、J4B连接PCB上层板；
接插口J6B的引脚5连接启动/关闭控制电路(15)的PNP三极管Q4的发射极E，启动/关闭控制电路(15)的PNP三极管Q4的集电极C连接+/-12V辅佐电压1电路(32)的电源负-12V，PNP三极管Q5的集电极C经过电阻R187后连接PNP三极管Q4的基极B，PNP三极管Q4的基极B经过电容C144后接地，PNP三极管Q4的基极B连接静音接口MUTE；
数字功放PWM脉宽调制电路(24)包含两组两组对等的PWM功放单元，第一组PWM功放单元包含PWM脉宽调制芯片U2，芯片U2的引脚15经过电阻R39后连接+B端接口，芯片U2的引脚10连接+/-12V辅佐电压1电路(32)的电源负，芯片U2的引脚14经过电阻R27后连接NMOS管FDP53的栅极G，芯片U2的引脚13连接NMOS管FDP53的源极S与NMOS管FDP54的漏极D，芯片U2的引脚13输出功放信号，NMOS管FDP53的漏极D连接+B端接口，芯片U2的引脚16经过电阻R44、二极管D2的正极-负极后连接NMOS管FDP53的漏极D，电阻R44与电阻R27之间串联有电阻R29；
NMOS管FDP53的源极S连接NMOS管FDP54的漏极D，NMOS管FDP54的源极S连接芯片U2的引脚10，NMOS管FDP54的栅极G经过电阻R28后连接芯片U2的引脚11，NMOS管FDP54的栅极G经过电阻R28、R45与发光二极管DS2后连接NMOS管FDP54的源极S；
数字功放PWM脉宽调制电路(24)的第一组PWM功放单元上设有过温保护电路，第一组PWM功放单元的过温保护电路包含PNP三极管Q1、热敏电阻PR1，芯片U2的引脚1并联连接热敏电阻PR1、PNP三极管Q1的发射极E，芯片U2的引脚1经过热敏电阻PR1后连接PNP三极管Q1的基极B，PNP三极管Q1的基极B经过电阻R15后接地；第二组PWM功放单元与第一组PWM功放单元相同。
2.根据权利要求1所述的一种脉宽调制双PWM单元功放模组，其特征在于，所述风扇电压整流滤波电路(41)输出端连接风扇调速电路(42)，风扇调速电路(42)连接监测数字功放温度电路(43)。
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