导言
许多电子设备的开发研发过程中，都需求各式各样的试验与测验用通用稳压电源。这一类电源要求有较宽的调理规模、必定的输出功率以及完善的维护功用。以往的试验与测验用电源，为了完结输出的宽规模调理，大多运用依据模仿串、并联电路的稳压方法，其功率低下已是人们的一致。PWM脉宽调制开关电源的呈现，大大提高了电源的功率，但是，现在的PWM开关电源的运用，大多约束在制品电器设备的固定电压的输出形式，其电压可调规模非常有限，而开关电源在通用电源的宽规模可调使用上并不遍及，特别是在对称的正负规模输出的可调使用上，即便有这样的产品其价格也相对较高。
结合PWM开关电源的原理对D类功放的作业原理进行了剖析，以为运用D类功放能够在较为经济的条件下，便利地完结宽规模可调的PWM开关电源。
1、D类功率扩大器的作业原理
如图1所示，D类音频功率扩大器由两部分构成。榜首部分是输入比较和PWM信号构成电路，该电路中的三角波发生器发生固定频率和起伏的三角波信号作为脉宽调制的比较规范，经过比较器和输入的音频信号进行比较后输出PWM信号，该信号的脉宽是跟着音频信号起伏的改变而成正比例地改变。扩大器中的三角波、音频正弦信号发生的PWM波形及联系如图2所示。第二部分是H桥脉宽功率扩大电路和输出大功率滤波电路，如图3所示。
榜首部分电路得到的PWM信号经过整形扩大，驱动H桥中与高压大功率电源相连的的4只大功率CMOS开关管轮番导通，操控末级电源向负载供给的电流，然后获得大功率的PWM信号，该信号再经过负载前的LC滤波器，运用电感电容的充放电效应在负载上获得大功率的音频信号。D类功放中H桥输出的安稳程度，决定于给H桥供电电源的安稳性，故在D类功放末级有必要运用稳压电源。
2、在D类功率扩大器原理基础上完结PWM调制开关电源的规划思路
从上面剖析D类功率扩大器的作业原理能够得出下述几点推理。
1）当在音频输入端送入的信号是一个固定的直流电压值时，将在功放的输出端得到一个固定的电压输出值。与音频功放的状况不同，是从不安稳的大功率电源获得安稳的电压输出，即在H桥上衔接的不是现已稳压的电源，而是只是经过简略整流滤波的非稳压电源。在输入信号满足安稳的状况下，输出电压的相对安稳要依托输出和输入之间构建适宜的反应回路来完结。
2）当在输出端接上一个电位器调理扩大器的输入信号在一个正负规模内发生改变时，扩大器的输出也在给H桥供电的电源的正负幅值之间发生着改变，输入的一个很小的改变就能够在输出获得较大的从负到正的电压调整规模，故完结宽规模正负电压输出调理也是或许的。
3）因为电源规划是依据D类功放的，是作业在PWM的方法下，与PWM开关电源有相同的能量运用功率。
依据上述思路，规划出电路的原理框图如图4所示。
3、在D类扩大器的基础上进行可调稳压电路的规划
3．1 PWM脉冲根本频率的设定
因为D类功放的PWM信号频率依据三角波发生器的频率，并且是为音频信号服务的，所以，三角波和PWM频率一般都规划得较高，为150～500kHz，这使得开关电源的输出电压的纹波小，电源的纹波系数高。因而，这一部分依然运用本来的三角波发生器的规划，能够不改动本来的中心电路，特别是在运用制品D类功放电路结构开关电源时能够不改动原电路。
假如不必制品D类功放电路结构开关电源，能够运用LM556等电路来结构三角波发生器，详细电路及振动频率的核算已有许多材料介绍，不再赘述。
三角波的输出应有满足的起伏，一般选±VPP=±（3～5）V，以给比较电路满足的信号强度。
3．2 电压调整部分的规划
电压调整部分的规划便是要改造本来的D类功放的输入端，即去掉本来的输入耦合电容，把一个可调稳压电路（如图5所示）的输出衔接到输入端，代替本来的音频信号，使本来的功放输入信号Vin=（VW＋Vf）能够跟着WR的调理在正负区间改变。
3．3 稳压部分电路的规划
作为一个开关电源，应具有满足的电压安稳度，这就要有采样电路在输出端进行电压采样，并经过反应电路反相回送到输入端，经过对输入直流电压巨细的操控完结电源的PWM脉宽调理，操控输出电压安稳在WR调理设定的电压值上，电压采样与反应试验电路规划如图5所示。
稳压作业原理可剖析如下：
在D类功放输入端送入一个直流电压，在输出端得到一个滤波后的直流电压，输入端的正负改变将在输出的正负相端得到对应的正负电压输出，然后在采样电路的Ro上获得一个电压降ΔVR，ΔVR经反相扩大后再和参阅电压进行叠加，构成输入端的调理电压Vin，送入D类功放的输入端。例如，当输出电压的绝对值添加，则有
│ΔVR│↑—→│Vf│↓—→│Vin│=│VW＋Vf│↓—→PWM正或负相脉宽变窄—→输出滤波后电压│Uout│下降—→稳压。反之亦然。
3．4 输出滤波电路部分的规划与改造
D类功放的输出经过H桥直连滤波电路，因而，在必定条件下运用时能够省去开关变压器，下降整个电路的本钱。
D类功放的输出滤波器参数（滤波电感L、滤波电容C）的巨细是依照音频输出要求选定的，故其输出截止频率f较高，一般在20kHz以上。但运用到电源电路上，输出的是一个直流电压信号，所以，截止频率应该很低，故滤波电感L和滤波电容C都获得较大，这能够参照一般的PWM开关电源的参数，比方滤波电容的容量要到达1000μF以上，以尽量地滤除沟通信号。这一部分的电路如图6所示。
3．5 依据D类功率扩大器的开关电源全体电路规划
依据上述剖析与规划构成的，依据D类功率扩大器的开关电源全体电路规划如图7所示，对应的输入端的可调电压信号、三角涉及PWM波形、输出PWM电压波形以及滤波输出电压波形的对应联系如图8所示。
（a） 三角波发生器输出
（b） Vin》0、Vout》0，PWM波形和负载上的电压波形
（c） Vin0、Vout0，PWM波形和负载上的电压波形
图8 输入端的可调电压信号、三角涉及PWM波形、输出PWM电压波形、
滤波输出电压波形的对应联系
由此可见，经过对D类功放的开关电源的改造构成了一个有用的PWM开关电源。
4、D类功率集成电路在有用宽规模可调PWM开关电源的运用实践与剖析
当时的D类功率扩大器集成电路（包含前端操控电路和后级H桥）品种繁复，功用完善，扩大器内部已具有完善的差错反应扩大电路、维护电路、三角波发生器和比较器等。为开发经济有用、功用完善的通用开关电源供给了极大的便利。
图9便是在运用美国国家半导体公司新推出的LM4651和LM4652规划的D类超低声功率扩大器电路基础上，改构成的一款通用开关电源的试验电路（其间的括号内的元件参数是按电源运用而运用的）。
图9 用LM4651＋LM4652D类功放模块构建的试验PWM开关电源
LM4651是PWM操控/驱动器IC，内置振动器、PWM比较器、差错扩大器、反应扩大器、电平移位与高端驱动器、低端驱动器及欠压、过热、短路和过调制维护电路。
LM4652是选用15脚（其间脚6、8、9、11、12未衔接）TO－220封装的半桥功率MOSFETIC，4只MOSFET的击穿电压V（BR）DSS=50V，漏极电流ID=10A，通态电阻RDS（ON）=200mΩ（典型值），敞开电压VGS（th）=0.85V（典型值）。
LM4651中振动器频率fosc=1×109/（4000＋Rosc），其间Rosc=R6=3.9kΩ，所以PWM频率fosc=125kHz。
输入的直流调整信号Vin经C1及R1和脚10输入到增益为17．5dB的差错扩大器。
LM4652的脚7和脚15上的H桥开关输出经过RC滤波器滤波，由R7～R10的采样电路取样后，反应至LM4651的脚14、脚19经内部反应丈量扩大器，再从脚9输出到脚10，为差错扩大器供给一个单端反应信号Vf，反应电压Vf和Vin叠加构成开关电源的脉宽调制与电压操控信号（Vc）。Vc=Vin＋Vf与振动器发生的三角波进行比较，在PWM比较器输出端发生一个占空比与输入电平成正比的方波脉冲，以驱动IC2中的功率MOSFET。
LM4652脚7和脚15的开关输出，经L1、C16和L2、C17低通滤波，向负载输出直流电压、电流。
这款试验电路的输出电压随输入端WR的调理，能够在挨近电源±VEE的起伏完结随意的调理和安稳的输出。但其功率受LM4652的约束，最大输出在100W左右，略小于它在音频功放时的输出，一起，因为LM4652自身耐压和功耗的约束，而没有用220V的沟通直接整流供电给末级，而是经过变压器降压到音频运用时的电压规模（±24V/18V沟通）。在实践开关电源运用时，能够经过运用分立器材的大功率高耐压开关器材来代替LM4652，然后构成有用的开关电源输出电路。
5、结语
经过上面试验电路的规划与制造阐明，依据D类功？扩大器集成电路的开关电源是完全能够完结的。运用现成的D类功放制品器材制造PWM开关电源，避免了在开发通用宽规模可调开关电源的中心操控电路上的规划花费与制造，一起构成的电源电路又相对简略，配以各种功率的H桥能够获得各种功率的输出，以适用于更为广泛的使用场合。
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