LM1875功放原理電子教案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LM1875功放原理-LM1875LM187520W音頻功率放大器概述LM1875是一個集成的功率放大器，它能提供非常低的失真和高性能，非常適合消費級的音頻應用。LM1875能提供20W的功率，在負載4歐姆或者8歐姆，電源電壓25V情況下。用一個8歐姆的負載和30V的電源，它可能能提供超過30W的功率。這放大器只需要很少的外圍元件。它含有防止過載裝置包括電流過載限制和過熱自動關閉。LM1875采用先進的電子電路設計技術和工藝，因此它甚至能在高輸出時候，低失真。其他出眾的產(chǎn)品特性有：高增益（HighGai

2、n），高轉換速率，和寬的功率寬帶，范圍寬的輸出電壓，高電流能力，和適應范圍寬的電源電壓。這放大器是內(nèi)置地補償?shù)暮头€(wěn)定的，為了那大于等于10的增益。功能高于30W的輸出功率AVO典型值是90dB低失真：0.015%，1kHZ,20W寬功率寬帶：70kHz有AC和DC的對地短路保護帶有假釋電路的熱保護輸出高電流能力：4A寬的電源電壓：16V-60V內(nèi)阻輸出保護二極管94dB的脈動抑制塑料功率封裝TO-220應用高性能音頻應用系統(tǒng)橋式放大器立體播放機伺服放大器儀表系統(tǒng)接線圖典型應用絕對最大額定參數(shù)（標記一）電源電壓60V輸入電壓Vee到Vcc貯存溫度-65到150節(jié)點溫度150引腳穩(wěn)定（焊接中，10

3、秒）JC=3JA=73電氣特性VCC=+25V，-VEE=-25V,TAMBIENT=25，RL=8歐，AV=20（26dB），fo=1kHz，若不另外說明參數(shù)條件典型值經(jīng)驗范圍單位電源電壓Pout=0W70100mA輸出功率（標記2）THD=1%25WTHD（標記2）Pout=20W，fo=1KHzPout=20W，fo=20kHzPout=20W,RL=4歐姆，fo=1kHzPout=20W，RL=4歐姆，fo=20kHz0.0150.050.0220.070.40.6%偏移電壓115mV輸入偏置電流0.22A輸入偏移電流00.5A增益帶寬產(chǎn)出fo=20kHz5.5MHz開環(huán)增益DC90d

4、B電源電壓抑制比VCC，1kHz，1VrmsVEE，1kHz，1Vrms95835252dBdB最大的轉換速率20W，8歐姆，70kHzBW8V/us電流限制VOUT=VSUPPLY-10V43A等價輸入噪聲電壓Rs=600歐姆，CCIR3VrmsHYPERLINK/image/7e7f7909ff2f03f03bc763f6o查看圖片t_blankHYPERLINK/image/7e7f7909ff2f03f03bc763f6t_blanklm1875功放電路lm1875是一款功率放大集成塊！是美國國半公司研發(fā)的一款功放集成塊！它在使用中外圍電路少而且有完善的過載保護功能！它為五針腳形狀！一

5、針腳為信號正極輸入二針腳為信號負極輸入三針腳接地四針腳電源正極輸入五針腳為信號輸出LM1875制作功放電路如下LM1875采用TO-220封裝結構，形如一只中功率管，體積小巧，外圍電路簡單，且輸出功率較大。該集成電路內(nèi)部設有過載過熱及感性負載反向電勢安全工作保護。相關數(shù)據(jù)電壓范圍：單電壓1560V,或30V靜態(tài)電流：50mA輸出功率：30W諧波失真：0.015%，當f=1kHz，RL=8，P0=20W時額定增益：26dB，當f=1kHz時工作電壓：25V轉換速率：18V/S(9V/S)電路原理LM1875采用TO-220封裝結構，形如一只中功率管，體積小巧，外圍電路簡單，且輸出功率較大。該集成

6、電路內(nèi)部設有過載過熱及感性負載反向電勢安全工作保護。LM1875功放板由一個高低音分別控制的衰減式音調(diào)控制電路和LM1875放大電路以及電源供電電路三大部分組成，音調(diào)部分采用的是高低音分別控制的衰減式音調(diào)電路，其中的R02，R03，C02，C01，W02組成低音控制電路；C03，C04，W03組成高音控制電路；R04為隔離電阻，W01為音量控制器，調(diào)節(jié)放大器的音量大小，C05為隔直電容，防止后級的LM1875直流電位對前級音調(diào)電路的影響。放大電路主要采用LM1875，由1875，R08，R09，C066等組成，電路的放大倍數(shù)由R08與R09的比值決定，C06用于穩(wěn)定LM1875的第4腳直流零電

7、位的漂移，但是對音質(zhì)有一定的影響，C07，R10的作用是防止放大器產(chǎn)生低頻自激。本放大器的負載阻抗為416。HYPERLINK/image/b29f82828929f7f26c81199bo查看圖片t_blank為了保證功放板的音質(zhì)，電源變壓器的輸出功率不得低于80W，輸出電壓為2*25V，濾波電容采用2個2200UF/25V電解電容并聯(lián)，正負電源共用4個2200UF/25V的電容，兩個104的獨石電容是高頻濾波電容，有利于放大器的音質(zhì)。裝配與調(diào)試工具準備：20W電烙鐵一把，萬用電表一個，尖嘴鉗一把，螺絲刀一把，焊錫絲和松香水若干。準備焊接：焊接時先焊接跳線，再焊接電阻，再焊電容，再焊整流管，

8、再焊電位器，最后焊LM1875，焊接LM1875前須先把LM1875用螺絲固定在散熱片上，否則在最后裝散熱片時螺絲很難打進去。LM1875與散熱片接觸的部分必須涂少量的散熱脂，以利散熱。焊接時必須注意焊接質(zhì)量，對于初學者，可先在廢舊的電路板上多練習幾次，然后再正式焊接。調(diào)試：本功放板調(diào)試特別簡單，電路板焊好電子元件后，要仔細檢查電路板有無焊表，最好是錯的地方，特別要注意有極性的電子零件，如電解電容，橋式整流堆，一旦焊反即有燒毀元器件之險，請?zhí)貏e注意。接上變壓器，放大器的輸出端先不接揚聲器，而是接萬用電數(shù)顯的，萬用表置于DC*2V檔。功放板上電注意觀察萬用電表的讀數(shù)，在正常情況下，讀數(shù)應在30m

9、V以內(nèi)，否則應立即斷電檢查電路板。若電表的讀數(shù)在正常的范圍內(nèi)，則表明該功放板功能基本正常，最后接上音箱，輸入音樂信號，上電試機，旋轉音量電位器，音量大小應該有變化，旋轉高低音旋鈕，音箱的音調(diào)有變化。值得一試的實驗：將C6短路，用萬用表測LM1875輸出端的直流電位，HYPERLINK/image/b3ba5d1681ce786921a4e935o查看圖片t_blankHYPERLINK/image/b3ba5d1681ce786921a4e935t_blank，用萬用表測LM1875輸出端的直流電位，看直流電位是否在30MV以內(nèi)，如果是的話，則C6這個電容可以省掉，這樣的話，此放大板就成一個純

10、直流看是否是在30MV以內(nèi)，然后接上音箱試兩小時功放了。詞條圖冊HYPERLINK/albums/635106/635106.htmlt_blank更多圖冊HYPERLINKjavascript:void(0);HYPERLINKjavascript:void(0);標記1：“絕對最大額定參數(shù)”表明那范圍如果被超出將會有可能燒壞器件。工作范圍表明那條件是可工作，但是不保證是實際工作的范圍。標記2：假設使用的散熱片是有1/W的熱電阻和對室溫25熱量無阻礙。因為這個輸出電流限制有負溫度系數(shù)，這最大的功率輸出給4歐姆的負載時候可能會輕微地減弱，當溫度超過55。應用提示穩(wěn)定性LM1875，是設計于環(huán)路

11、穩(wěn)定增益大于10的，但是對于其他高電流放大器一樣，在某些情況下LM1875會自激。這通常是因為PCB設計時候，輸入或者輸出耦合影響。正確的布線是非常重要的。當LM1875安裝在類似如本表單所示的PCB上會穩(wěn)定，有時候可以改變布線去適應某些特殊的應用。當設計另外一塊電路板時候，把負載地（loadground）、輸出補償?shù)兀╫utputcompensationground）、和低電平地（lowlevelground）反饋和輸入地，通過不同的路徑匯入到一點。另外大電流流過“地導體”，將會產(chǎn)生非常大的影響成為一種雜質(zhì)信號，從而導致高頻振蕩或者嚴重失真。把補償器件和0.1uf的去耦電容盡量地接近LM18

12、75，以起到減少電路板布線帶來的電阻和電容。同樣道理，那這些元件的地回路也應該盡量地短。偶爾地，輸出的導線（成為了天線）會耦合到空氣中的信號，而形成高頻自激。這通常發(fā)生在，高電源阻抗或者輸入導線過長。這問題可以用一個小電容（50pF-500pF）連在輸入回路上，來解決。大部分功率放大器不能驅(qū)動高的電容性負載，同樣，LM1875也不行。如果LM1875的輸出是直接與一直電容連接，并且無電阻串聯(lián)，那方波響應將會產(chǎn)生鳴叫如果那電容高于0.1uF。這放大器能夠典型地驅(qū)動一個大約高于2uF的電容性負載，而且無產(chǎn)生振蕩，但這一般是不推薦的。如果高電容性負載是希望想要，一個電阻（最少1歐姆）應該與LM187

13、5的輸出串聯(lián)。一個方法通常去保護放大器不處于低電阻在高頻的情況，是用一個10歐姆的電阻與5uH的電感并聯(lián)。失真之前所講的電路板接地技術是可以幫助減少失真的。為了更低的THD（失真率），把電源布線和引線與LM1875的輸入的布線和引線分開，是非常必要的。這樣可以防止電源回路非常大和非線性電感耦合到LM1875的輸入回路。電源線應該絞合在一起，并且遠離電路板。在電源線接入電路板的地方，電源線應該垂直于電路板接入，并且至少有好幾英寸。在一塊合理布局的電路板上，THD水平可達到：在20KH，10W輸出，8歐姆負載的情況下，最少低于0.05%，在1KHz，低于0.02%。電流限制和安全工作區(qū)域保護一個功

14、率放大器的輸出三極管會被過大的電源電壓、電流或者功率耗散燒毀。放大器供電電壓是受外部電源設計的限制，然而，最大輸出驅(qū)動電流通常是受內(nèi)部電流某些確定值限制。短時間功率耗散是通常不會被整塊音頻功率放大器限制的，因此，這成了個問題當驅(qū)動一個無功負載時候，會在輸出三極管產(chǎn)生巨大的電流。LM1875不但可以限制大約4A電流，并且可以減少電流，當高電壓加載在一個輸出三極管的時候。當驅(qū)動一個非線性的無功負載（例如：電動機或者揚聲器）并內(nèi)置繼電器的時候，這很可能會導致放大器輸出會連上一個負載，這個負載的路。這是LM1875的內(nèi)部電路的一部分，無需額外加入其他器件，當驅(qū)動一個標準的無功負載的時候。熱保護終端電源

15、會試圖擾動放大器的供應電源。這樣的情況能夠減弱輸出三極管的能力或者全部回路產(chǎn)生災難性的失敗。對付這種破壞機理，標準的保護是用一對二極管連接放大器的輸出和供電電LM1875有一套完善的熱保護設計去防止長時間的熱應力破壞這裝置。當核心溫度高達170C的時候，LM1875會自動關閉。它從新工作，當核心溫度循環(huán)帶來的壓力加強了它在持續(xù)故障條件下的可靠性。下降到145，但如果這溫度繼續(xù)開始上升，自動關閉會動作在150。因此，這裝置是允許暫時性相對高溫的，但持續(xù)性的故障將會限制核心溫度的最大值。這很大地為IC減少熱應為這核心溫度系統(tǒng)是直接依靠散熱片，這散熱應該挑選低熱阻抗的材料，以足夠不使到熱關閉發(fā)生在正

16、常運行的情況下。盡可能用最好的散熱片在系統(tǒng)的成本和空間的限制的條件下，將可以加強任何功率半導體設備長時間工作的穩(wěn)定性。能量損耗和散熱LM1875必須總是工作有散熱片的條件下，盡管它不需要驅(qū)動一個負載。這設備最大的空載電流是100mA，以至在60V的供應電壓加載在LM1875上必然會消耗6W的能力。這54/WTO-220封裝的結至環(huán)境熱阻（junction-to-ambientthermalresistance）會導致核心溫度上升324（相對環(huán)境），所以那熱保護電路將會把放大器關閉，如果放大器工作時候不加散熱器。在需要的應用情況下，為了確定適當?shù)纳?，LM1875的熱耗散在那應用的條件必須知道。

17、當那負載是電阻性的，這最大的平均功率IC將要散發(fā)的大約近似：VS是加載在LM1875的總電源電壓，RL是負載電阻，和PQ是靜態(tài)功耗。上面的方程式只是一個近似的方程，假設在理想的CLASSB（乙類輸出）輸出模式和所有其他元器件都是恒定不變的功率損耗。那“PowerDissipationvsPowerOutput”（功率損耗與功率輸出）曲線表示了Lm1875在不同的電源供電和不同的輸出電阻的時候相對應狀態(tài)。例如，如果LM1875是工作在電源電壓50V，負載電阻8歐姆，它能有19W的內(nèi)部功率耗散。如果核心溫度一直低于150（即是相當于室溫的70。），那么總的結至環(huán)境熱阻一定要低于用JC=2/W，這總

18、的LM1875到散熱片（thecase-to-heat-sink）表面熱阻和散熱片到環(huán)境（heat-sink-to-ambient）熱阻一定要小于2.2/W。TO-220封裝的LM1875到散熱片（thecase-to-heat-sink）的熱阻是隨著LM1875與散熱片的介質(zhì)不同而不同。在光滑情況下，金屬與金屬之間的熱阻大概是1/W；在粗糙的情況下大概是1.2/W。如果使用絕緣云母，那熱阻大概是1.6/W（光滑，潤滑情況下），不光滑、干燥情況下是3.4/W。以此為例，我們假設用一塊云母絕緣片夾在LM1875與散熱片之間。那散熱片的熱電阻一定要小于4.2/W-2/W-1.6/W=0.6/W。這是一個非常大的散熱片，這可能是不現(xiàn)實，在某些應用下。如果應用上因為尺寸和成本而需要一塊小一些的散熱片，這里有兩個代替的方案。【EM00001】最大的工作溫度為50（122），則需要一個1.6/W的散熱片，或者散熱片與底座相隔，那么就不需要絕緣云母。這將那需要的散熱片換為1.2/W，如果LM1875與散熱片的表明是