避免過壓，最大限度地減少電源抽吸的供應(yīng)

避免過壓，最大限度地減少電源抽吸的供應(yīng)
介紹
一個(gè)奇怪的現(xiàn)象可能會(huì)出現(xiàn)與D類音頻放大器，具有單端輸出負(fù)載：為電源提供給負(fù)載的電源電壓增加。這種現(xiàn)象被稱為電源的“抽水”和不熟悉的D類放大器的工程師可能會(huì)發(fā)現(xiàn)它非常令人費(fèi)解。如果不采取補(bǔ)救措施電源抽水，在電源電壓的增加可能會(huì)損壞系統(tǒng)。

本應(yīng)用筆記討論了電源泵的原因，并提出解決這一問題的解決方案。作為范例電路MAX9742 D類放大器。

了解電源泵
通常電源抽成低阻抗負(fù)載輸出時(shí)低頻波形發(fā)生。許多電源只能從積極的輸出電流源和沉從負(fù)輸出電流。然而，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室的電源或線性電源整流用二極管，因而不沉從正輸出和負(fù)輸出電流源的電流。
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圖1顯示了一個(gè)典型的電源連接到MAX9742。當(dāng)輸出為負(fù)周期的正弦波，輸出電流流經(jīng)由箭頭所示的路徑在地面以下的揚(yáng)聲器波動(dòng)。由于MAX9742是D類放大器，在輸出節(jié)點(diǎn)從VDD到VSS波動(dòng)。 MOSFET M1導(dǎo)拉節(jié)點(diǎn)一個(gè)上升到VDD電壓，MOSFET的M2的開啟拉節(jié)點(diǎn)的電壓下降到VSS。電流顯示箭頭交替，取決于是否M1或M2是。與M2上，通過M2和再返回到電源通過D2的電流流過。與M1，通過貨幣供應(yīng)量M1的電流流過，和D1被反向偏置，所以目前進(jìn)入C1傾倒。此電流，反過來，增加幅度在VDD電壓。

圖1。插圖在正弦波的負(fù)周期到輸出電流的流動(dòng)。

圖2顯示了電源波形和揚(yáng)聲器輸出波形將發(fā)生在電源抽水。從T1到T2的波形負(fù)半周期，這是類似圖1中的電流方向。由此可以看出，VDD（1）黃色通道被抽到一個(gè)更積極的T1和T2之間的電壓。由于輸出正弦波的變化在T2的良性循環(huán)，增加對(duì)VDD電壓從C1出院。在同一時(shí)間，VSS（2）藍(lán)色通道變得更負(fù)電荷，由于越來越多的正輸出電壓到C2的傾倒。輸出波形開始時(shí)，再次擺動(dòng)負(fù)周期將重演。

圖2。插圖電源抽水的影響。從T1到T2的時(shí)間，代表輸出波形的負(fù)半周期。

圖2中的數(shù)據(jù)是從MAX9742的輸出之一。 VDD和VSS分別為±15V1000μF電容被放置兩個(gè)電源。 4Ω電阻加載輸出和輸入信號(hào)是20Hz的。

因?yàn)楸迷诘皖l率為較長(zhǎng)時(shí)期，也就是說，前相位相反的波形輸出放電的電源電容C1或C2電源，電源泵，更大的問題是在低頻率操作。

供電泵可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序超過絕對(duì)最大額定值，從而有可能損害電容C1和C2和/或輸出MOSFET M1和M2內(nèi)MAX​​9742或其他D類放大器。

抽水電源的解決方案，為有三種簡(jiǎn)單的方法來減少問題。
由于MAX9742具有兩個(gè)單端輸出，可以彌合兩個(gè)輸出成為一個(gè)通道。在橋接輸出配置，輸出信號(hào)相尊重對(duì)方。因此，抽在一個(gè)通道的電源，將取消在其他渠道的抽水。

在大多數(shù)的音軌，在音樂的低頻能量是單聲道（即，相同的左和右聲道）。因此，可以扭轉(zhuǎn)通道1通道2的極性。如圖3所​​示，音頻輸入通道2倒。通道1和通道2輸出與相互尊重，淘汰，因此取消了在其他渠道的抽水電源抽水發(fā)生在一個(gè)通道。在這種情況下，需要在通道2上的揚(yáng)聲器端子音頻連接極性相反連接。此配置將“聯(lián)合國(guó)反轉(zhuǎn)”信號(hào)輸出通道2通道1和通道2的音頻內(nèi)容，使彼此相。

圖3。插圖顯示如何扭轉(zhuǎn)2和1個(gè)通道的極性，克服電源抽水。

更大的電源電容（1000μF），也有助于減少電源抽水的幅度。較大的電容接受更多的電流電源之前被“抽了�！彪娙萜鹘邮针娏�，有更多的時(shí)間履行泵浦的電源電壓的相位相反的信號(hào)。


數(shù)學(xué)模型
使用公式1可以模擬電源泵的一個(gè)很好的近似：

為了簡(jiǎn)化，我們假設(shè)：

VDD電壓為VSS

M1和M2 = 0的RDS（ON）

因此：

ΔVDD=（1 / c）×（/ RLOAD）×[（1/2×π） - （A/8VDD）]×TSINE（公式1）

其中：
C是VDD電源（C1）的旁路濾波電容
一個(gè)是輸出正弦波的振幅
Rload是揚(yáng)聲器的阻抗
VDD是名義上的正電源電壓值
TSINE是輸出正弦波期

公式1是拋物線波形的峰值發(fā)生時(shí)，振幅=（2 /π）×VDD之間。

使用=（2 /π）×VDD電壓和插入到公式1，我們得到的最大抽電源電壓：

ΔVDD（最大值）= [為VDD /（2×π×π）]×[TSINE /（RLOAD×）]（式2）

在一個(gè)±15V電源和20Hz的正弦波輸出8Ω揚(yáng)聲器負(fù)載，VDD可以泵到21.6V與220μF電源電容器。電源電容的大小，以增加1000μF會(huì)減少這個(gè)最大的抽水電壓至4.7V供應(yīng)。因此，公式（2）表明，抽水電源電壓可以降低，如果設(shè)計(jì)使用電源超過1000μF電容。

結(jié)論
供電抽水是打低頻率的音頻信號(hào)通過單端輸出，D類放大器驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載時(shí)所發(fā)生的問題。雖然電源抽水理解這一現(xiàn)象，并應(yīng)用在這里提出的解決方案，可能會(huì)很麻煩，問題可以很容易地降低到一個(gè)放大器和外部元件的安全水平。