用兩片LM3886實現輸出電流及功率擴展的方法

隨著大規模集成電路的發展，傳統的由分離元件組成的功率放大器正在被高度集成化的功率模塊所代替。尤其在輸出功率為２０～５０Ｗ之間的功率電源和標準源的設計當中，許多生產廠家在功率輸出級均采用了先進的大規模集成功放，這既節約了成本，又縮短了電路調試周期，同時增強了儀器的可靠性，對產品的規模化和標準化生產帶來很大的益處，因此大規模集成功率放大器在功率放大器設計中已成為設計者的第一選擇，應用前景越來越廣闊。

１　ＬＭ３８８６的引腳功能

ＬＭ３８８６是美國國家半導體公司（ＮＳＣ）生產的一款高保真功率放大器，采用１１腳ＴＯ－２２０封裝的引腳排列如圖１所示，芯片和散熱器間不需要絕緣，其主要電氣參數如表１所列。各引腳的功能如下：

１、５腳：正電源輸入;

３腳：輸出;

４腳：負電源輸入;

７腳：地;

８腳：靜音控制;

９腳：反相輸入;

１０腳：同相輸入;

２、６、１１腳：空腳。

ＬＭ３８８６具有如下特性：

● 具有輸出電壓短路保護和電流開路保護功能；

● 具有過壓和過熱保護功能；

● 具有欠壓保護功能，即供電電壓低于１０Ｖ將自動停止工作。

表1 LM3886的主要參數

２　ＬＭ３８８６在功率電源中的應用

ＬＭ３８８６主要是針對音響放大器而設計的一款芯片，而音響放大器和功率電源放大器工作狀態是有區別的，前者主要工作在瞬時功率狀態，后者則工作在恒定功率狀態，因此在散熱方面，前者不需要風扇，而后者必須加風扇來幫助散熱。尤其在用作電流放大器時，由于功率電源輸出的交流電流需要恒流輸出，不論所帶負載是大還是小，其消耗的總功率都是一定的，當負載為零或很小時，供電電源的全部電壓均落在ＬＭ３８８６上，而輸出的電流又要保持不變，這樣在ＬＭ３８８６上消耗的功率將非常大，即使增加散熱器的面積和體積，ＬＭ３８８６的溫度上升速度也非常快，幾秒鐘內將使其無法正常工作。例如，在ＬＭ３８８６輸出交流電流為５Ａ，輸出功率為３０Ｗ時，需要供電電壓為２５Ｖ以上，此時當負載為零（短路狀態）時，２５Ｖ的壓降將全部落在ＬＭ３８８６上，ＬＭ３８８６本身所消耗的功率將達到１２５Ｗ，迅速上升的溫度將使ＬＭ３８８６處于過熱保護狀態而無法工作。

為解決上述問題，可在功率電源放大器中設計兩片ＬＭ３８８６作為電流功率放大器，通過兩片ＬＭ３８８６輸出電流的疊加可產生所需輸出的電流值。其具體線路如圖２所示。

ＬＭ３８８６－１是一跨導功率放大器，其輸出電流的變化由輸入電壓信號控制，由圖２可知，ＬＭ３８８６－１的輸出電壓為Ｖ１，其大小將隨負載的大小而變化；ＬＭ３８８６－２是一電壓比例放大器（１：１），其輸出電壓始終跟隨Ｖ１的變化，即Ｖ２＝Ｖ１；Ｖ１＝ＩａＲｍ＋Ｉｏ（ＲＬ＋Ｒｔ），Ｖ２＝ＩｂＲｍ＋Ｉｏ（ＲＬ＋Ｒｔ）因為Ｖ１＝Ｖ２，所以Ｉａ＝Ｉｂ；而輸出電流則為Ｉｏ＝Ｉａ＋Ｉｂ＝２Ｉａ＝ＶｉＲｆ／（Ｒ１Ｒｔ）。通過以上計算和分析可知，由兩片ＬＭ３８８６通過不同工作方式的級聯，使輸出電流和功率得到擴展。