基本原理

功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别,只是功率放大电路主要用于相向负载提供足够大电压电流信号。功率放大器会在电压放大的末端,加上工作电流较大的功率管,使其不仅能接阻抗大的负载(此时与电压放大相同),也能连接阻抗较小的负载。这样输出电流就会因负载阻抗减小而增大,而电压还能保持不变,功率也就变大了。

芯片选型

在选型之前需要介绍功率放大器的主要种类。一般分为A类,B类,AB类,D类和T类,我们这里介绍的是OPA541是A类功放。放大器工作在特性曲线的线性范围内,所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单,调试方便。但效率较低,晶体管功耗大,效率的理论最大值仅有25%,且有较大的非线性失真。因此效率比较低。A类放大器还有OPA544,LM3886等等。

原理图&3D-PCB

模块做了两级放大,第一级为OPA445芯片做的电压放大,第二级为OPA541做的功率放大。

具体讲解

1、首先满足高电压供电的放大器不多,所以前级就选用了OPA445,使用的同相比例放大

电路。放大倍率G=R1/R2+1。

2、下图C4为耦合电容,如果需要兼容到DC,用0欧电阻替代即可,R8电位器是偏置调节的电阻,输入电压越大要求电位器的阻值越大。

3、下图P1为前级放大器输出端子,不可输入信号,如果不需要用到前级放大器,则需要将前级芯片取下后再输入信号。

4、R3为OPA541同相端输入电阻,电阻值一般需要大于1K,输入信号越大,这电阻也需要相应的增大。

5、OPA541的电压增益G=R7/R4+1,C6电容作为反馈电容,不可过大,否则会影响带宽,其作用是可以有效防止电路自激和抑制高频噪声。

6、R10是外部电流限制电阻,由于本身是要过大电流,所以封装上不可用小的,需要选用功率电阻。输出最大电流I=0.813/(R10-0.02)。

7、由于功率较大,所以芯片必须配装足够散热量的散热片,不然在大功率使用的时候可能损坏芯片。

8、在PCB布线上,信号输出线以及芯片供电线需要足够的粗,才能满足大电流输出,下面PCB截图作为参考。