在元器件选择和电路制作方面应考虑高频率、大电源、高效率以及汽车音响方面的特定需要。
开关功率管选用金属氧化物场效应管,相对双极晶体管,功率FET有很多优点:
1.驱动功率较小,驱动电路简单,能使电路结构紧凑和小型化;
2.截止频率高,并且不需要加反向偏置;
3.可实行简单并联;
4.不会产生二次击穿;
5.不存在存储时间;
6.不会有热击穿。
由于蓄电池供电电压只是12V,故主要考虑导通所能承受的电流值,功率较大时开关管应采用多管并联形式。MOSFET在Vgs超过导通门限电压后,漏极电流和栅极电压的比值呈线性增长,漏极电流对栅极电压的变化率即跨导Gfs在漏极电流较大时实际上是一个常数,从图4跨导Gfs与漏极电流关系图可看出,跨导的上升使MOSFET管的增益正比例提高,即导致漏极电流的增大,而这种情况又增大了输入电容,因此,增设推动级使得有足够电流对输入电容充电,减小上升和下降时间,提高MOSFET的开关速度。推动级又有足够低的输出阻抗避免电路正反馈振荡。另外,MOSFET在高频工作时容易产生振荡,所以,在电路板设计时应尽可能减小与MOSFET管脚连接线的长度,特别是栅极引线的长度。否则须用一个小电阻与MOSFET管脚串接,并使小电阻尽量靠近管子栅极。本电路采用100Ω电阻与栅极串接,另加两组RC回路R728、C707和R727、C708来改变MOSFET管的负载曲线,并吸收多余关断MOSFET的能量,作为MOSFET管的开关保护电路。
变压器的制作方面,首先必须根据输出功率确定磁芯及其横截面积S,它主要决定开关电源的效率。应保证变压器在磁化曲线线性区工作。并确定最大磁通密度Bmax,最佳的起点是Bmax=Bsat /2。然后再根据所需功率选择导线,再由N=V×104 / 4f×Bmax×S确定初级线圈圈数,其中f为工作频率,V为工作电压。并根据次级所需电压确定次级线圈圈数。
不同音响所需电压高低不同,可适当改变初、次级线圈圈数,及取样电阻R717和R718阻值来获取所需合适电压。功率整流器不能采用普通整流二极管,由于开关电源工作于高频状态,故整流器应采用高效快速恢复二极管、超快速恢复二极管或肖特基势垒整流二极管等。
输出滤波电容要求其ESRmax值越小越好,ESRmax值大小对输出波纹电压有直接影响。ESRmax=△Iout/△Vout,其中Iout=0.25Ii (Ii为设计输出电流)。△Vout为允许输出波纹电压的峰-峰值。最小输出电容可由Cout=△Iout /8f△Vout得出(其中f为工作频率)。实际用容量应远大于Cout,因为滤波电容容量直接影响功放低频的瞬态特性。
汽车音响开关电源把单12V电压进行升压,输出正负电源,其工作环境为低电压、大电流和高频率。制作过程主要考虑大电流、高频率这两方面问题。印刷板设计必须注意大电流接地部分不设阻焊层,以便制作时上锡加厚,并注意接地面积大校工作于大电流的变压器引脚应注意焊接工艺,防止发热,各发热器件须有良好的散热。在汽车音响开关电源的设计上,只有注意元器件的选择和印刷板布线及制作工艺,防止不必要的热损耗和自激振荡,才能制作出适合于特定要求的高品质开关电源。