功率放大器诊断用的精密

阅读次数：【 2421 】更新时间：【 2016-02-20 】

这个设备的设计是我在机电工程部四年本科项目的一部分。项目的目的是保证工程意义并且锻炼实际生活中的研究，设计，和解决问题的能力。 工业/应用领域：电子仪器 /电流检测 应用产品：VCS1625 0.01R和0.1R,精度 1% 面临的挑战 项目的核心目的是使用标准元器件设计制造一个商业标准的音源功率放大器。这个放大器采用线性G级拓扑，这种方法在业界很受欢迎，因为在中等输出功率下它比传统的B级放大器更有效率。G级指的是输出级的配置；它具有一对额外的供电轨和相应的功率晶体管，在输出超过低级供电时，刚好可以为主晶体管对接通额外的电压。这种技术极大地减小了听音乐时的静态功耗，静态功耗往往都是低中振幅的，偶尔会到达峰值。 在制作和测试放大器原型机的时候，在G级渡越区发现了寄生振幅。为了诊断这个问题可能产生的影响我们想要观测电路核心部分的电流。但是适用于检测高频段电流的商用电流探针非常的昂贵；可替代的解决方案是制造一个定制的电流检测设备。 解决方案 商用电流探针可以测量几乎所有的共模电压下的电流，因为它是通过测量导体周围的磁场来测量的，而不需要进行接触。但是这种设备在测量直流电流时需要一个非常复杂的励磁电路，因为需要产生一个静态磁场。唯一的经济方案是使用分流电阻和一个能够在高共模电压下工作的IC放大器（图1）。由于高达5A的电流将会流入功率放大器，我们需要稳定的、低温度系数的大功率分流电阻。威世精密集团的VCS1625表贴Bulk Metal®箔电阻是一个很理想的选择，因为它具有非常小的尺寸和无感无容的特性，连接到关键电流路径时理论上可以降低扰动。 图1: 完整的电流探针，使用一个±15 V 电源，可以通过示波器直观地观察电流波形探针的输出是2 V/A，降低了观测大电流和小电流的难度。 用户反馈 经过了对电流探针的多次修改，发现了应对寄生振幅的其他解决方案，而且最终的电流探针被重新提议作为观测供电节点处的电流波形的工具。另一个重要的原因是最终所选的前置放大器只有~20KΩ的阻值来接地，使它不能用于多数的电路节点。 图2: SPICE 波形显示出当提供20KHz正弦波到8Ω，33W负载中时的预期电流波形，供电轨切换很明显。