MOS管电路图-MOS管功率放大器电路图文详解

MOS管功率放(fang)大(da)器电(dian)路图是由电(dian)路稳压电(dian)源模(mo)(mo)块(kuai)(kuai)、带阻滤波(bo)模(mo)(mo)块(kuai)(kuai)、电(dian)压放(fang)大(da)模(mo)(mo)块(kuai)(kuai)、功率放(fang)大(da)模(mo)(mo)块(kuai)(kuai)、AD转换模(mo)(mo)块(kuai)(kuai)以及(ji)液晶显示模(mo)(mo)块(kuai)(kuai)组成。

MOS管功率放大器电路图详解
（一）系统设计

电(dian)路(lu)实现(xian)简单，功(gong)耗低，性价比很高(gao)。该电(dian)路(lu)，图1所示是(shi)其(qi)组成框图。电(dian)路(lu)稳压(ya)电(dian)源模块(kuai)为系统(tong)提(ti)供能量；带阻(zu)滤波电(dian)路(lu)要实现(xian)50Hz频率(lv)(lv)(lv)点输出功(gong)率(lv)(lv)(lv)衰减(jian)；电(dian)压(ya)放(fang)(fang)大模块(kuai)采用两级放(fang)(fang)大来将小信号放(fang)(fang)大，以便为功(gong)率(lv)(lv)(lv)放(fang)(fang)大提(ti)供足够电(dian)压(ya)；功(gong)率(lv)(lv)(lv)放(fang)(fang)大模块(kuai)主要提(ti)高(gao)负载(zai)能力(li)；AD转换模块(kuai)便于单片机信号采集；显示模块(kuai)则(ze)实时显示功(gong)率(lv)(lv)(lv)和整机效(xiao)率(lv)(lv)(lv)。

（二）硬件电路设计

1、带阻滤波(bo)电路的设计

采用OP07组成的(de)(de)二阶带(dai)阻(zu)(zu)滤(lv)波器的(de)(de)阻(zu)(zu)带(dai)范围为(wei)40～60 Hz，其电路(lu)如(ru)图2所示。带(dai)阻(zu)(zu)滤(lv)波器的(de)(de)性能参(can)数有(you)中心频率ω0或f0，带(dai)宽BW和(he)品质因数Q。Q值越高(gao)，阻(zu)(zu)带(dai)越窄，陷波效果越好。

2、放大电(dian)路的设计

电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)电(dian)(dian)(dian)路可选用(yong)(yong)两(liang)个INA128芯片来对(dui)微弱信号进行放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)。若(ruo)采(cai)用(yong)(yong)一(yi)级放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)，当放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)倍数较大(da)(da)时(shi)，电(dian)(dian)(dian)路可能(neng)(neng)不(bu)稳定，故应(ying)采(cai)用(yong)(yong)两(liang)级放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)，并(bing)在级间(jian)采(cai)用(yong)(yong)电(dian)(dian)(dian)容耦合电(dian)(dian)(dian)路，图(tu)3所(suo)示是(shi)(shi)其电(dian)(dian)(dian)路图(tu)。图(tu)中(zhong)，INA128具有低(di)(di)失调电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)漂移和(he)低(di)(di)噪声等性能(neng)(neng)指(zhi)标，且放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)倍数设(she)置简单，只用(yong)(yong)一(yi)个外部电(dian)(dian)(dian)阻就能(neng)(neng)改变放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)倍数。图(tu)3中(zhong)1、8脚(jiao)跨(kua)接(jie)的(de)电(dian)(dian)(dian)阻就是(shi)(shi)用(yong)(yong)来调整放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)倍率，4、7脚(jiao)需提供正负相等的(de)工作电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)，2、3脚(jiao)输(shu)入要放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)的(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)，并(bing)从(cong)6脚(jiao)输(shu)出放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)的(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)值。5脚(jiao)则(ze)是(shi)(shi)参(can)考基准，如(ru)果接(jie)地(di)，则(ze)6脚(jiao)的(de)输(shu)出即(ji)为与地(di)之间(jian)的(de)相对(dui)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)。

3、功率放大电路的设计

功(gong)(gong)率放(fang)大电(dian)路往往要(yao)求(qiu)其驱(qu)动负载的(de)(de)能(neng)力较强，从能(neng)量控制(zhi)和转换的(de)(de)角度(du)来看，功(gong)(gong)率放(fang)大电(dian)路与其它放(fang)大电(dian)路在本质上没有根(gen)本的(de)(de)区别，只是(shi)(shi)功(gong)(gong)放(fang)既不是(shi)(shi)单纯追求(qiu)输出(chu)高电(dian)压，也不是(shi)(shi)单纯追求(qiu)输出(chu)大电(dian)流，而是(shi)(shi)追求(qiu)在电(dian)源电(dian)压确定的(de)(de)情况(kuang)下，输出(chu)尽可能(neng)大的(de)(de)功(gong)(gong)率。

本电路(lu)采用两个(ge)(ge)MOS管构成的(de)功率放(fang)大电路(lu)，其电路(lu)如图(tu)4所(suo)示。此电路(lu)分别采用一个(ge)(ge)N沟道(dao)和一个(ge)(ge)P沟道(dao)场效应管对接而(er)成，其中RP2和RP3为偏置电阻，用来调节电路(lu)的(de)静态工(gong)作点。特征频率fT放(fang)大电路(lu)上(shang)限频率fH的(de)关(guan)系为：fT≈fhβh，系统(tong)阶跃(yue)相应的(de)上(shang)升时间tr与放(fang)大电路(lu)上(shang)限频率的(de)关(guan)系为：trfh=0.35。

对于OCL放(fang)大器来说，一(yi)般有：PTM≈0.2POM，其中PIM为(wei)(wei)单管(guan)的(de)最(zui)大管(guan)耗(hao)，POM为(wei)(wei)最(zui)大不失真输出管(guan)耗(hao)。根据计算，并(bing)考虑(lv)到项目(mu)要求，本(ben)设计选(xuan)用IRF950和IRF50来实现(xian)功率放(fang)大。

4、AD转换电路(lu)的设计

此(ci)(ci)工作可由单(dan)(dan)片机内(nei)部(bu)的(de)10位AD转换(huan)器完(wan)成，但实验发现，单(dan)(dan)片机的(de)10位AD芯(xin)片的(de)处(chu)理效果不是很好。因此(ci)(ci)本(ben)设计(ji)采用(yong)了两个AD转换(huan)芯(xin)片来对(dui)负载输出的(de)信号进行转换(huan)，并使(shi)用(yong)单(dan)(dan)片机控制计(ji)算，然后送(song)入液(ye)晶(jing)显示其(qi)功(gong)率和效率。

AD1674是(shi)一片高(gao)(gao)速(su)12位(wei)逐次比较型A/D转(zhuan)换器(qi)，该芯片内置双极性(xing)(xing)电(dian)路(lu)构成的(de)(de)混合(he)集成转(zhuan)换器(qi)，具有(you)外接元件(jian)少，功(gong)耗(hao)低，精度(du)高(gao)(gao)等特点，并具有(you)自动校(xiao)零(ling)和(he)自动极性(xing)(xing)转(zhuan)换功(gong)能，故(gu)只(zhi)需外接少量的(de)(de)电(dian)阻和(he)电(dian)容元件(jian)即可构成一个完整的(de)(de)A/D转(zhuan)换器(qi)。AD8326是(shi)TI公司(si)推出的(de)(de)16位(wei)高(gao)(gao)速(su)模数转(zhuan)换器(qi)，其(qi)转(zhuan)换速(su)度(du)快，线性(xing)(xing)度(du)好，精度(du)高(gao)(gao)。AD8326和(he)A1674的(de)(de)电(dian)路(lu)连接图分别如图5和(he)图6所示。

5、显示电路(lu)

本电路(lu)(lu)采(cai)用(yong)12864液晶(jing)(jing)来实时显示(shi)输出的(de)功(gong)率(lv)、直(zhi)流电源供给的(de)功(gong)率(lv)和(he)整机效(xiao)率(lv)。该液晶(jing)(jing)具有屏幕(mu)反应速度快、对比度高(gao)、功(gong)耗低等(deng)优点。可以实现(xian)友好(hao)的(de)人机交互。为(wei)(wei)了简化电路(lu)(lu)，本设(she)计采(cai)用(yong)串(chuan)口连接(jie)。并在单片机的(de)控制下，按照要求的(de)格(ge)式显示(shi)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)数(shu)据和(he)字符(fu)信(xin)息。图7为(wei)(wei)液晶(jing)(jing)显示(shi)电路(lu)(lu)的(de)连接(jie)图。其中D0～D7为(wei)(wei)数(shu)据口，R/W为(wei)(wei)液晶(jing)(jing)读写(xie)信(xin)号，E是使能端。

6、系统软件设计

由于本(ben)系统是低频正(zheng)弦信(xin)(xin)号(hao)(hao)(hao)的(de)(de)功率放大(da)，要求能测(ce)量(liang)(liang)并显(xian)示输出(chu)(chu)功率、整(zheng)机效(xiao)(xiao)率等(deng)信(xin)(xin)息，所以(yi)要用到(dao)AD转换(huan)。AD芯片测(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)交流信(xin)(xin)号(hao)(hao)(hao)，所以(yi)，测(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)电压(ya)(ya)数(shu)据进行比(bi)较，以(yi)获(huo)得(de)最大(da)电压(ya)(ya)值，此值即为(wei)正(zheng)弦信(xin)(xin)号(hao)(hao)(hao)的(de)(de)最大(da)值。而(er)要想得(de)到(dao)正(zheng)弦信(xin)(xin)号(hao)(hao)(hao)的(de)(de)有效(xiao)(xiao)值，就要对最大(da)值进行处理，从而(er)获(huo)得(de)有效(xiao)(xiao)值。这样，就可以(yi)将(jiang)电源的(de)(de)输出(chu)(chu)功率和供给(ji)功率，根据欧姆定律计(ji)算出(chu)(chu)其数(shu)值，并将(jiang)测(ce)得(de)的(de)(de)数(shu)据用液晶适(shi)时的(de)(de)显(xian)示出(chu)(chu)来(lai)。

因此，本(ben)系统软件实现的功能应当可以实现对正弦信号有效(xiao)值的测量；同时能够通过液晶(jing)准(zhun)确显(xian)示输出功率和系统供给功率和整机效(xiao)率。

图8所示是本系统软件的(de)设(she)计(ji)流程图。

（三）MOS管功率放大器电路图-功率音频放大器

MOS管(guan)功(gong)率(lv)(lv)放(fang)(fang)大(da)器电路图之(zhi)功(gong)率(lv)(lv)音频(pin)(pin)放(fang)(fang)大(da)器，使用1操作放(fang)(fang)大(da)器TL071C一些电子元件和2功(gong)率(lv)(lv)MOSFET的晶体管(guan)可以(yi)被内置(zhi)音频(pin)(pin)功(gong)率(lv)(lv)放(fang)(fang)大(da)器，可以(yi)提(ti)供音频(pin)(pin)输出(chu)功(gong)率(lv)(lv)高达8欧姆的负载45瓦。

T5和(he)T6的(de)(de)场效应管的(de)(de)是(shi)(shi)潜在的(de)(de)差异驱动(dong)的(de)(de)奥(ao)迪R8和(he)R13的(de)(de)。由(you)于(yu)所(suo)需的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)源电(dian)(dian)(dian)压是(shi)(shi)远远高于(yu)正常为一(yi)个(ge)共同(tong)的(de)(de)运算(suan)放(fang)大(da)(da)器，晶体管T1和(he)T2系列集成电(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)源线。这些晶体管提供固定的(de)(de)潜力，通过(guo)在±15 V齐纳(na)二极管D1和(he)D2。因此，运算(suan)放(fang)大(da)(da)器的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压将(jiang)永远是(shi)(shi)14.4五。

目前的(de)设(she)置是通过(guo)T3和T4的(de)休息(xi)。这是非常重(zhong)要的(de)T4和T5热耦合，使电(dian)(dian)流稳定放(fang)心。由放(fang)大器吸(xi)收的(de)总电(dian)(dian)流调整电(dian)(dian)位器P1，约75毫(hao)安（在这种情况下，将通过(guo)FET的(de)电(dian)(dian)流约70毫(hao)安）。

MOSFET晶体管(guan)，必(bi)须安装至(zhi)少1K / W散热器上，稳定的(de)±30V的(de)电源，45瓦(wa)的(de)放大器可提(ti)供8欧姆或4欧姆负(fu)载70瓦(wa)的(de)负(fu)载。

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