【摘要】：音頻功率放大器是MP3、MP4、手機、媒體播放器、家庭影音等消費類電子產(chǎn)品的核心部件,而D類功放以其體積小、低損耗、高效率的優(yōu)點逐漸取代了傳統(tǒng)的線性功放。但是D類功放工作在開關模式,高頻開關噪聲引起諧波失真和電磁干擾,且LC濾波器增加系統(tǒng)體積。而sigma-delta調(diào)制利用過采樣技術和噪聲整形技術可以將高頻噪聲擴展到更高的頻帶內(nèi),降低低頻噪聲,減小LC濾波器體積。傳統(tǒng)的D類功放主要是兩電平拓撲,而三電平拓撲具有更小的dv/dt,開關損耗小,諧波含量低,尤其是T型三電平。另外,模擬電路實現(xiàn)的D類功放存在溫漂、零漂、器件老化和可靠性低的問題,而數(shù)字電路中則不存在此問題,且數(shù)字存儲技術的飛速發(fā)展使得數(shù)字D類功放成為新的熱點。本文首先分析了sigma-delta調(diào)制原理和sigma-delta調(diào)制器基本結構。為改善開關管壓降不平衡和死區(qū)時間引起的橋臂誤差,引入了基于橋臂中點反饋的sigma-delta調(diào)制�；诙Asigma-delta調(diào)制,采用單相半橋電路設計了D類功放電源的模擬電路,實驗結果表明D類功放具有良好的寬頻帶信號放大功能。其次,分別研究了基于一階sigma-delta調(diào)制器的兩電平和三電平D類功放電源的數(shù)字實現(xiàn)方式。為解決兩電平電路中的諧波,大dv/dt問題,引入了T型三電平拓撲。分析了T型三電平工作原理和三電平sigma-delta調(diào)制。通過引入的閾值參數(shù)實現(xiàn)三電平sigma-delta調(diào)制,研究了閾值的影響并確立了合理的閾值參數(shù),分析了死區(qū)對系統(tǒng)性能的影響并建立了基于橋臂中點反饋sigma-delta調(diào)制的三電平D類功放系統(tǒng)。通過Matlab/Simulink仿真研究了兩種調(diào)制方式以及兩種拓撲結構的性能差異。最后設計搭建了一臺實驗樣機,利用FPGA進行了兩電平和三電平拓撲的數(shù)字D類功放電源實驗,結果表明:橋臂中點反饋調(diào)制性能優(yōu)于內(nèi)環(huán)調(diào)制,三電平拓撲結構性能優(yōu)于兩電平。
【圖文】：

igma-delta 調(diào)制中給定信號幅值為 1，，但為避免過調(diào)制，反饋信號的幅值值大。反饋信號由正有負，因此依然存在調(diào)節(jié)功能。中電阻 R1與 R2代表了電路的輸入信號與輸出信號之間的放大關系。通阻 R1的大小，可改變電路的放大倍數(shù)。系統(tǒng)性能驗證頻功放的輸入頻率范圍寬，因此 D 類功放需要對不同頻率的輸入信號由大功能。通過輸入 50Hz、1000Hz 的正弦波以及 100Hz 的三角波給定信證。輸入信號的幅值為 1V。表 2-1 是具體的實驗參數(shù)表 2-1 實驗參數(shù)參數(shù)名稱 數(shù)值 參數(shù)名稱 數(shù)值濾波電感 L 22 H 功率 64.8W濾波電容 C 0.47 F 直流電源輸入 50V信號放大倍數(shù) 36 LC 濾波器截止頻率 49kHz

華 中 科 技 大 學 碩 士 學 位 論 文圖 2-21、2-22 分別是輸入 1000Hz 正弦波時輸出的空載、滿載電壓電流信號輸出電壓29.88V，THD=2.17%。滿載時輸出電壓29.71V，電流2.91A，THD=3顯波形 THD 比 50Hz 的差，因為濾波器在 40kHz 附近存在一個諧振尖峰，頻附近的諧波并沒有衰減。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN722.75

【參考文獻】

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本文編號：2672963