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采用使用DSP芯开发的精准算法的功率放大器
图中展示了基本技术构成及原理,最容易理解的就是ADC转换后输出PWM信号控制功率晶体管,也就是所谓的D类功率放大,而它的最大缺点是控制精密度不够。这也是当前很多数字功率放大器声音粗糙失真大或者硬邦邦感觉的主要原因。我们以PWM频率48KHz为基本单位(这是最低可执行频率,后续会继续讲到),如果要实现16位分辨率那么对应的基本样本脉冲频率则为: 显然这是不可能办到的,对于这个计算还没有考虑到H桥电路的开关间歇时间,各级电路的延迟时间及CMOS门的延迟时间,所以很大一部分参数都必须丢弃掉,并以损失精度同品质(THD会很大)为代价,仅仅换取比较高的电源转换效率而已。所以直接的PWM转换方案不可能实现高品质高效率的音频功率放大器。因此,想要实现高品质高效率的音频功率放大器,需要从以下三个方面去尝试: 1:降低输出PWM频率以提高输出精度,并提高PWM基准时间参考频率;这也是很多低速度的伺服电动机能够控制微米级别距离分辨率的关键支持理论,否则系统不可能实现。但是对于喇叭或者音圈电动机这个操作会产生强大的可听噪音或者让工厂的作业人员烦躁不安,一个50的小风扇如果用12KHz以内的PWM频率,几个钟就可以让周围几米范围内的人不想吃饭,郁闷难受,如果换成音响那将有不可预计的后果。显然这条路行不通。 2:降低PWM参考频率;对于3145.728MHz的开关频率只有极少CMOS开关管能够承受,常规的MOS晶体管接上去就会baozha,即使降低1000倍也一样因承受不了开关频率而发热baozha,我们实际测试最好的分离件MOS管就能够承受1.5MHz开关频率,并且在这频率开关管耐受电压已经由基本的150V降低到50V,工作电压上高即烧毁。 3:PWM数学插补,把基本转换出来的PWM参考量放中间寄存器,然后提取出来上次PWM累加误差,最后经过数学校准后给到PWM输出单元这方法最容易理解,数学部分也不难处理,但是保证稳定可靠的脉冲则需要可靠的实时操作系统,比如开源的RTEMS,风河的VXWORKS。对于这两个系统可以参考有关资料,这里需要做一个 声明,系统还需要进一步裁减并增加安全软件,否则一个软件错误就将导致MOS炸毁。只要把这问题解决就将得到无与伦比的可靠同精密度。
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