自制D类超低音功率放大器

D类放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM(脉冲宽度调制)或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号,然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。具有效率高的突出优点。

上图是用LM4651和LM4652设计的125W D类超低音功率放大器电路图。该放大器在总谐波失真THD=1％下的输出功率为125W，负载阻抗RL=4Ω，输入信号Vin(rms)最高电平为3V，输入信号带宽为10～150Hz，环境温度为50℃，电源电压为±20V。采用28脚DIP封装的LM4651是PWM控制/驱动器IC，内置振荡器、PWM比较器、误差放大器、反馈放大器、电平移位与高端驱动器、低端驱动器及欠压、过热、短路和过调制保护电路。LM4652是采用15脚(其中6、8、9、11、12脚未连接)TO－220封装的半桥功率MOSFET IC，4只MOSFET的击穿电压V(BR)DSS=50V，漏极电流ID=10A，开通态电阻RDS(ON)=200mΩ(典型值)，开启电压VGS(th)=0.85V(典型值)。

工作原理：LM4651中振荡器频率fosc=1×109/(4000＋Rosc），其中Rosc=R6=3.9kΩ，于是fosc=125kHz。输入音频信号经C1、R1和10脚输入到放大器。IC27脚和(15)脚上的半桥开关输出通过RC滤波器滤波后反馈至IC1的(14)脚(19）经内部反馈测量放大器后再从9脚输出10脚，为误差放大器提供一个单端反馈信号。音频输入信号与振荡器产生的三角波进行比较，在PWM比较器输出端产生 一个占空因数与输入音频信号电平成正比的方波脉冲，以驱动IC2中的功率MOSFET。IC27脚和（15）脚的开 关输出，经L1、C16和L2、C17低通滤波，推动扬声器工作。IC1（18)的电阻R4用作短路电流限制。当R4=100kΩ时，短路电流电平不低于10A；(17)脚上的电阻R5用作设定死区时间；(24)脚上的电容C9用作设定启动延迟时间（1秒），(13)脚（STOBY）置于逻辑“ 1”或5V时，履行待机功能，停止脉宽调制，关断LM4652中的功率开关，仅消耗非常低的电流。只要IC2的结温达到150℃，其4脚的输出反馈至IC1的(12)脚，就可履行热关闭功能。