低压,高效,高保真推挽电路!【原创】
立棍2014/05/26电子技术 IP:辽宁
本帖最后由 立棍 于 2014-5-26 09:58 编辑

024914l9ufqhjfwpmxy1ws.jpg


这是我刚研究出的一种新的推挽输电路,是原创的,在网上没有找到类似电路

电路最大特点是,功率输出管(Q5和Q6),是从集电极输出的。无交越失真。
我从理论上分析,这种电路的性能是:输出效率高,保真度比较高。

一般的推挽电路,都是从发射级输出电压,由于结电压的存在,功率管的推动及至少要比电源电压高出0.7V以上,加上偏流电阻上压降,大概只好要1V多。才能让功率管完整输出全部电源电压。 可是一般电路不可能有一组单独的高电压。所以推动管输出的电压很低。
比如在3V的电源上,最终只能输出+-0.5V的音频。剩下的2V电压只能浪费在推动管上。

还有少数简易的集电极推挽电路,只能是开关工作。但是没办法加精确偏压。 所以交越失真巨大,难做高保真放大。  
还有一种推挽电路,是使用输入输出变压器。 变压器的缺点很多,现在已经淘汰。


而这种电路,可以输出百分之百的电压。功率管上几乎没有压降。单臂输出+-1.5V. 组成BTL可以输出+-3v。输出效率很高。
功率管的偏压容易精确掌握,能控制到比较低的交越失真。所以适合3V等较低电压下,获得大功率,又要低失真输出的地方。


我不会英语,所以还没研究仿真软件。还不知道电路精确效果。

过几天万能表到货,我实际做出来实际检验一下。
+10  科创币    Rcall95    2014/05/26 鼓励原创精神:lol
+20  科创币    听我说瞎话    2014/05/26 鼓励技术交流!
来自:电子信息 / 电子技术
41
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~~空空如也
立棍 作者
10年7个月前 IP:未同步
691101
可以用单电源供电,在输入和输出,各串接一个电容就行了。  
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10年7个月前 IP:未同步
691103
本帖最后由 立棍 于 2014-5-26 03:38 编辑

025744p6fhm50hjo7jmf75.jpg

这是简配版本,如果对性能要求不高可以采用。

1:输入和输出,还有中间平衡点,使用了电容耦合。这样可以直接使用单电源供电。

2:去掉了Q3和Q4发射极上的反馈电阻,还有中点电阻,节省了原件。(但这样交越失真,稳定性等指标差一些)。
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10年7个月前 IP:未同步
691170
本帖最后由 立棍 于 2014-5-26 20:04 编辑

改装pcp 发表于 2014-5-26 13:08
从时间上来讲,不是你原创了。这早就有了。就算,或者只是你不知道罢了。你试找找电子报,早期的。有这种的 ...


看了一下“全对称推挽”。感觉所谓全对称,应该是指电路里的每一级放大,全都是推挽电路。 也许全对称能对音色起到一点细微影响。
我的电路也可以算是全对称。但重点不是在这上面。主要的还是我说的集电极输出,和偏压电路的安排。这两个特点是我在网上没搜到的。 这也是电路在低压下工作顺畅的关键。
这个电路是我专门为3V设计的。 我估计,3伏电源,在4欧喇叭上,此电路能获得四五百毫瓦的不失真输出功率。  网上确实没找到这种性能电路,所以我才设计的。




索尼之类1.2V放大IC, 这这么低的电压下,乙类推挽电路肯定没办法做好。 比较可行一种方法是,使用甲类的形式。可以是单端甲类,也可以是上下两个单端甲类推挽。甲类就容易设计的多了。
  因为耳机输出的功率一般很小,所以甲类所需的电流也不大。  很多随身听功率甚小,很多只有几毫瓦功率。 我以前有个松下CD随身听,只有6毫瓦功率。  索尼的香水瓶MP3是5毫瓦。
假设16欧耳机 。8毫瓦功率。 则一个声道甲类需要的静态电流是20多毫安。耗电基本在正常范围内。

为什么我敢这样分析呢?
因为以前我也研究过1.5V驱动输出的问题。 还做出了一个1.5V电池的HIFI耳机放大器,甲类音质确实不错。

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10年7个月前 IP:未同步
691237
跑山上睡觉半天,回来一看各位歪楼了。
本帖最后由 立棍 于 2014-5-26 20:14 编辑

歪楼了!
各位搞清状况再回帖。

楼上的电路哪个能在3V工作?而且这么低电压下输出500毫瓦?两个功放BTL互补输出2W?

推挽电路有多种。 各有不同类形态功能的。我开篇就说是这是为了“低压,高效,高保真”而设计的,而且小型化,低成本。   你们找的电路符合这些条件吗?

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10年7个月前 IP:未同步
691298
本帖最后由 立棍 于 2014-5-26 22:15 编辑

没什么遗憾的,我能自己设计,做到原创就满足了。  是否独创,和我没什么关系。 因为在网上根本没搜到这种电路,可不想让思路难产。所以就研究一下,做到能够给自己使用。让大家有个参考就行了。
电子元件参数都是明确的,设计不是什么难题,现在普通爱好者哪有真正独创的机会。


D类的功放,不知干扰性,音质,如何。 我打算可能装在收音机,或者一些高灵敏,高音质的通讯设备上。
+5
科创币
富二代创始人
2014-05-26
回答精彩
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10年7个月前 IP:未同步
691501
本帖最后由 立棍 于 2014-5-28 00:27 编辑

为了避免大家和其他电路混淆, 我修改一下图纸。 性能大概和原来是接近的。 主要差别是安装过程,增加了电位器的调试。这样会麻烦一点。

1401206867601.jpg
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10年7个月前 IP:未同步
691503
本帖最后由 立棍 于 2014-5-28 20:06 编辑

改装pcp 发表于 2014-5-27 22:35
Figaro.2全推挽耳機(綜合)擴大機
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXXXXm


这个电路还是用发射极做功率输出的。在电路

写了上千字,竟然消失了,重新写:

在电路上和其他功放一样,是没办法低压高效工作。
电路的在中间有一级集电极输出的推挽放大。是电压放大作用。效率很低。 但是这种推挽的细节也是不能做功率输出的。 基本的偏流设计缺乏稳定性,只能工作在甲类状态。
仔细分析一下他的偏压,Q33三极管,其基极的PN结阀值,稍微高一点就会截止,稍低就会过载。 结电压大约没摄氏度变化2.3mV,40度范围下就接近100mV变化。 根据P结特性,电流变化60mV,进入的电流会变化10倍。 以着60带入指数运算。100mV大约会变化50倍,也就是说40度温度变化,让其基级电压变化最高可达到50倍!  
同时三极管直流增益也会随温度变化。每度变化百分之0.5. 这样加上前面变化。最终输出的电流变化大约是60倍。
上面分析的还仅仅是Q33,前级的变化影响能够更大。而且温度取向是相同的。 仅仅考虑前级没度百分之0.5的增益变化。 其输出电阻压降就能变化百分之20.可以让Q33从截止到接近短路。

要弥补这种温度变化主要有三点:
1是精巧的温度补偿,但这不太现实。
2深度负反馈,但是会严重影响效率,是很难运用到输出级的。
3大电流甲类状态,能抵消掉结电压影响。相对比较稳定。

  所以这里的集电极推挽电路,绝对不是低压和高效率电路。
QQ图片20140528005618.jpg
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10年7个月前 IP:未同步
691594
1176764177 发表于 2014-5-28 16:27
可调10k有点大了吧你用的推挽hfe有那么大么
这5个三极管进行热耦合
要求2sc1815 Uce == 2.4v


1401206867601.jpg

电压3.3V。经过Q4传送到Q2上,因为Q4结压降有0.7。所以3.3-0.7等于2.6
Q2的发射是中点电压。下面对称部分一样。

Q1是个恒压电路,几乎是百分之百的负反馈。 电压稍微高一点后基级导通。集电极电压下降。 但是集电极下降过多后。基级就会无偏压。 所以电路就类似于一个稳压管的作用。
稳压值是前面可变电阻控制。电压控制在接近1.4左右。 是考虑Q2和Q3两个基级各0.7的压降。  
  调节电压的这个电阻1K不够。两三K是最佳值。不过这种阻抗电位器不好找。所以我写上10K。
因为恒压源的等效内阻十分低。 所以不必用电容并联,对于交流信号来说。这个稳压源接近短路。输入信号可以同时传导到上下,供给后面的推动级。
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10年7个月前 IP:未同步
691600
本帖最后由 立棍 于 2014-5-28 21:27 编辑

1176764177 发表于 2014-5-28 20:43
不必那么纠结
如果输出很小那么静态也打不了哪去
也就是说推挽管子不热


大不了哪去?
你计算一下,或者1.4电压你调整到1.8试试, 是不是功率管可以烧开水了。

单管确实省事,简单明了,但电池设备都要讲效率。这种电路效率做几mW的耳机输出还过得去。大功率不适用。

3V输出500mW,有他的实用意义。 比如作为紧凑的小型接收机,对干扰很敏感,用D类或者升压电路都容易引来干扰。  要想在声音上大一些,只能在高效率模拟功放上想办法。


--------------------------
补充:
你没意识到Q4到Q5集电极短路电流,没任何反馈。只要前级进入管子偏流大到几mA。这两个管子可以认为是导通的,经过接近1A的电流。  所以前级精确搭配是要点,不能省略。
前级的技巧,也正是这个电路设计的核心部分。 遗憾的人大部人都没看到。 还把一些发射机输出器,甲类功放之类迥然不同的电路搬出来了。  
另外电路并不是完整达林顿,推动电压和电阻设置有关。 在简配的版里,交流回路被电容短路,所以交流回路完全不是达林顿。
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10年7个月前 IP:未同步
691609
本帖最后由 立棍 于 2014-5-28 21:23 编辑

ufo007sss 发表于 2014-5-28 21:06
要想听感好啊,还是纯甲类单端是王道!!!


用不用我把1.5V甲类耳放重新设计出来。3V便携驱动喇叭的甲类功放,只怕电池傻大黑粗,不是一般人能用的。

另外我最近也想买个HD650,或者类似的耳机。过一段时间会设计发烧用的耳放大。
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10年7个月前 IP:未同步
692173
本帖最后由 立棍 于 2014-6-1 05:56 编辑

电路实际制作基本成功。  有关电路不能工作的质疑,可以停止了。

电阻型号是手头容易找到的,直接焊上去,没经过任何调试。性能还不是最佳。但放大效果已经不错了。

实际电路类似第一个图,区别是Q1和Q2的集电极直接连接,省略了接电源。 发射级电阻1K。 Q3和Q4发射机电阻180欧。
Q1到Q4是5551和5401。 功率级是8050和8550。

电阻没有精心计算和挑选,是手头容易找到的阻值。还没有任何调试。可工作基本正常,确实有很大放大作用。 实测试静态电流60mA。用收音机当音源,输出白噪声,接4欧负载,最大输出电压0.54V。(我的表不是真有效值的。而且频响是40-400赫兹。因此估计度数会偏低很多)我的表音频信号测不准,仅供参考。

实际检测收音机输出很小声音。他能方法成声若洪钟一样的大声,没听出失真。 而且测试一会之后,管子也没发热。静态电流也没变化。 稳定性效率都在可接受范围。

现在大体来看。只需要电阻专门调配一下,减小静态电流。增大功率。也就是增大Q12的电阻。 减小Q34上的电阻。就能实际使用了。

IMG_3645.jpg
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立棍作者
7年8个月前 修改于 7年8个月前 IP:广东
833261
引用 改装pcp:
几年过去了,楼主这电路有什么进展了吗?

   调试不顺利。低压,高效,高保真,这三个特性不可兼得,最多只能同时具备其中两个。
   更全面的调试可能需要管子配对,电路复杂设计等等手段,感觉麻烦就搁置一边了。后来买了低压功放块LM4871,将就凑合着用了。
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