傳統的音頻系統通常使用基于線(xiàn)性變壓器的電源,不但體積笨重,而且隨著(zhù)原材料價(jià)格的飛漲,制造成本日益昂貴。本文將為您介紹使用Power Integrations PKS607YN設計的一款75 W/126 W峰值輸出電源。PeakSwitch產(chǎn)品系列為高質(zhì)量的音頻及視頻產(chǎn)品電源提供出色解決方案,為高動(dòng)態(tài)內容的音樂(lè )提供穩定的功率輸出。降低了THD(總諧波失真),并極大地提高了音頻的質(zhì)量。如下介紹的設計使用一個(gè)PeakSwitch器件設計一個(gè)多路輸出的電源,并使用一個(gè)合適的磁放大器控制電路來(lái)確保兩個(gè)主輸出上的交叉穩壓。

電源電路
  圖1中所示的通用輸入電源有多路輸出:±26 VDC、±15 VDC和+5 VDC。±26 V輸出都可以提供2.42 A峰值的最小輸出電流(受溫度影響)和1.45 A的連續輸出電流。此外不僅穩壓,而且更為重要的瞬態(tài)響應,在整個(gè)負載范圍內(空載到滿(mǎn)載)都極為出色。
U1中的控制器可跳過(guò)開(kāi)關(guān)周期,根據饋入到其EN/UV引腳的電流對輸出電壓進(jìn)行調節。當從此引腳流出的電流超過(guò)240 μA時(shí),將產(chǎn)生一個(gè)低邏輯電平(禁止)。在每個(gè)周期開(kāi)始時(shí),都會(huì )對EN/UV引腳狀態(tài)進(jìn)行采樣;如果為高電平,功率MOSFET會(huì )在那個(gè)周期導通(啟用),否則功率MOSFET將仍處于關(guān)閉狀態(tài)(禁止)。啟動(dòng)時(shí),開(kāi)關(guān)被抑制,直到流入EN/UV引腳的電流大于25mA時(shí),輸入電壓超出欠壓閾值為止。 
                                                           圖1 75 W連續輸出、126 W峰值的音頻放大器電源電路

  在±26V(52V)輸出上通過(guò)VR4、U2A和VR5來(lái)關(guān)閉初級側反饋電路。這可以確保±26V輸出上的電壓總和得以調節。為了改善交叉穩壓, 在±26V輸出電路中使用了兩個(gè)獨立的磁放大器。磁放大器是一種飽和電抗器或電感,它采用具有矩形B-H曲線(xiàn)的磁芯材料。它可以通過(guò)調節磁放大器的電流(磁通)調節阻斷電流的周期。
  為了改善交叉穩壓,本電路設計中采用了兩個(gè)磁放大器(L2和L3)。這與音頻設計特別相關(guān),因為功率是在各種音頻頻率下由電源提供的。最高輸出功率分量出現在較低的頻率,在頻率較低下,各輸出交替(并非同時(shí))提供電流。
  通過(guò)調節L2和L3的電流,U7A、Q1和Q2形成的電路可以控制變壓器中存儲能量的份額,當PeakSwitch內部MOSFET關(guān)斷時(shí)向+26 V和-26 V輸出提供能量。在極端情況下,即一個(gè)輸出滿(mǎn)載而另外一個(gè)空載, 幾乎所有能量都會(huì )提供給滿(mǎn)載輸出。重要的是, 不可同時(shí)阻斷兩路輸出, 否則將導致箝位過(guò)度損耗。即使負載瞬態(tài)非常大(音頻電源通常為25%~100%),兩個(gè)輸出上的輸出穩壓仍需保持在±5%的范圍內。
  共模扼流圈L1與兩個(gè)Y電容C8和C9構成共模EMI濾波器。共模扼流圈L1還可以同X電容C1配合工作,提供差模EMI濾波。

設計要點(diǎn)
  由于音樂(lè )源的高峰值因數,因此可使用體積較小的散熱片。
  ±15VDC和+5VDC輔助輸出從線(xiàn)性穩壓器獲得。為了限制線(xiàn)性穩壓器(5V和15V)中的功率耗散,向變壓器T1另外添加了一個(gè)18 V輸出。
  由于X電容C1的值大于0.1 mF,因此認證機構的安全要求規定R1和R2應當用于為C1放電。選用電阻R1和R2,且需滿(mǎn)足 (R1 + R2) ×C11s。
  為了減少開(kāi)關(guān)周期分組,使用高增益光耦器U2來(lái)驅動(dòng)小型信號晶體管Q3,可以將電流從EN/UV引腳拉出。電容C34向反饋信號添加高頻率增益。
  在三線(xiàn)繞制系統中,將Y電容(C17、C18)放置在相線(xiàn)/零線(xiàn)與地線(xiàn)之間,有助于減少共模EMI。
  磁芯大小和繞組線(xiàn)徑大小是根據峰值功率的平均值和連續輸出功率的平均值進(jìn)行選擇的。
  在U1漏極和源極之間添加了RC緩沖器(R51和C48),用于降低輻射EMI。

結語(yǔ)
  使用此電路的音頻電源元件數量少,緊湊輕巧。其在滿(mǎn)載時(shí)效率大于82%,在265 V交流輸入時(shí)的空載功耗小于800 mW。減少了散熱片的使用并省去了獨立待機電源。此外,本設計降低了散熱片的使用,并省去了獨立待機電源。出色的瞬態(tài)響應提高了音頻質(zhì)量,而集成的頻率調制特性加上簡(jiǎn)單的EMI濾波器,能使設計符合CISPR-22/EN55022B傳導EMI要求。此電路還集成了安全及可靠性能:精確的、自動(dòng)恢復且具有遲滯特性的過(guò)熱關(guān)斷功能使PCB板的溫度在各種條件下均維持在安全范圍內。當在輸出短路及反饋環(huán)路開(kāi)環(huán)時(shí),電路就進(jìn)入鎖存關(guān)斷狀態(tài)。