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[电路/定理]

求:100W功放的电路图,各位大神请指教

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zlf1208| | 2023-6-30 10:13 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览
本帖最后由 zlf1208 于 2023-6-30 12:32 编辑
超子回家吃饭了 发表于 2023-6-29 17:54
大神,明白你意思了,但对于我回复图片中的三个问题,能否给我解答下,毕竟小弟很疑惑啊,也想明白个答案 ...

多年以前,公司的设备用到半导体激光器,要求的工作频率是1MHz,这对数字电路来说很容易,但是为了能够对激光的光输出功率进行调整并获得稳定的光功率输出,激光器必须用模拟电路来驱动,同时要求电路的上升沿和下降沿控制在方波信号的10%以内,结合激光器的工作电压,换算出SR必须大于100V/us。因为从未用过半导体激光器,缺少这方面的经验,做了几个电路都不成功,性能差距太大,没办法,只能满世界找参考资料,当时有谷歌,搜索了二个月,找到了一篇MIT当初给HP公司开发激光打印机的激光驱动电路的论文,很有启发,然后再找教科书,从中获取模拟高速电路的相关知识,最后用一个LMH6612高速运放+射频MOSFET才实现目标。经过这个项目,我获得的经验是:

1. 做设计就是做选择,有选择就必然要折中,任何事,不论是生活还是工作,都是折中的结果;
2. 做设计首先是选择电路的结构形式,或者叫电路拓扑,这一步选错了,后面就全错了,所以这一步很关键,需要的是理论知识+大量的实践经验;
3. 电路是要用元器件来实现的,电路拓扑确定后就要选择元器件,不同的元器件,会对电路的细节产生影响,二者需要配合调整。找不到或者市面上没有你想要的元器件,前面的设计工作就是白搭。因为器件的原因,如果电路拓扑找不到或者没有合适的替代方案,项目可能就进行不下去了。选器件,尤其是一些冷门器件,犹如大海捞针,需要掌握大量的信息,这个靠平时积累。比如我上面推荐的JFET,你可能觉得这有啥难的,其实很难!因为我碰巧关注过这些信息,所以一下子就找到了,但是可以告诉你的是,这颗料,目前是全世界唯一!以前做分立元件的公司就不多,最近几年好几家被收购了(产品线被调整了),尤其是比较特殊的分立器件,很难找到,即使现在找到了,能存在几年都不好说。以前做分立半导体器件的公司主要有NXP,FairChild,Onsemi,日本的东芝,NEC,三菱以及瑞萨,现在,这些公司不是被收购了,就是停产不做了。

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zlf1208| | 2023-6-30 10:16 | 只看该作者
本帖最后由 zlf1208 于 2023-6-30 11:05 编辑
超子回家吃饭了 发表于 2023-6-29 17:54
大神,明白你意思了,但对于我回复图片中的三个问题,能否给我解答下,毕竟小弟很疑惑啊,也想明白个答案 ...

下面二个电路,其中的LD1为激光器,工作在开关状态。可能会有很多人认为没什么差别,实际是性能差别很大,有经验或者理论基础很扎实的人一眼就可以说出其中的差别。


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zlf1208| | 2023-6-30 10:22 | 只看该作者
超子回家吃饭了 发表于 2023-6-29 17:54
大神,明白你意思了,但对于我回复图片中的三个问题,能否给我解答下,毕竟小弟很疑惑啊,也想明白个答案 ...

我上面推荐的书,那个章节,感觉是专门为你写的。

这是一套丛书,写的非常好。日本人的书实践性很强,这是其特色,那些内容在它书中是找不到的,建议搞模拟电路的都仔细读一读,结合自己现有的经验,读过之后一定会有收获。

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coody| | 2023-6-30 17:19 | 只看该作者
超子回家吃饭了 发表于 2023-6-29 15:28
效率80%左右,失真1%以下,单端输出,不需要隔离耦合,体积约小约好

效率80%左右,那不能用B类(乙类)了,B类理论最高效率78.5%,实际最高一般是60~65%左右。
用D类吧,感觉更难设计,一般D类要求输出PWM频率是信号频率的最少10倍以上,所以PWM至少要5MHz以上,又要求1%以下的失真,这要求太高了,我都做不来。

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zlf1208| | 2023-6-30 17:34 | 只看该作者
本帖最后由 zlf1208 于 2023-6-30 17:39 编辑
超子回家吃饭了 发表于 2023-6-29 15:28
效率80%左右,失真1%以下,单端输出,不需要隔离耦合,体积约小约好

最近几天工作比较空,所以一直在研究这个电路,到目前为止,找不到合适的功率管。BJT不能用,MOSFET因为需要超过100V的耐压,导致结电容都很大,做高速电路无法胜任。最终可能就卡在找不到合适的元件这个问题上。
现在找到性能最好的MOSFET,SR大约只能做到50V/us

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lfc315| | 2023-6-30 18:05 | 只看该作者
这个合适吗?

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coody| | 2023-7-3 14:07 | 只看该作者

乙类效率理论最高78.5%,实际不到70%,满足不了楼主80%的要求。

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mwxpk| | 2023-7-4 09:37 | 只看该作者
还是多个嘴。先买几个功放听听音乐,看看耳朵能听个什么水平。什么是超声波!超过人耳听的有超声波和次声波。自己去想吧。

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超子回家吃饭了|  楼主 | 2023-7-4 11:38 | 只看该作者
zlf1208 发表于 2023-6-30 17:34
最近几天工作比较空,所以一直在研究这个电路,到目前为止,找不到合适的功率管。BJT不能用,MOSFET因为需 ...

感谢大神的教导,最近一直在看您说的那本书,我会加油学习的,争取把他干出来!

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超子回家吃饭了|  楼主 | 2023-7-4 11:42 | 只看该作者
zlf1208 发表于 2023-6-30 17:34
最近几天工作比较空,所以一直在研究这个电路,到目前为止,找不到合适的功率管。BJT不能用,MOSFET因为需 ...

不过大神,做估计应该是做的到的,比如我们公司买的安泰的功放:ATA-4014,我现在在做实验就是用这个功放搭建的实验电路。

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zlf1208 2023-7-4 12:20 回复TA
有实物,你打开看看用的啥功率管,前面小功率部分不难,功率放大需要有合适的管子,我找遍了做大功率管的公司,没有特别合适的 
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zlf1208| | 2023-7-4 12:07 | 只看该作者
本帖最后由 zlf1208 于 2023-7-4 13:13 编辑
超子回家吃饭了 发表于 2023-7-4 11:42
不过大神,做估计应该是做的到的,比如我们公司买的安泰的功放:ATA-4014,我现在在做实验就是用这个功放 ...

我查了一下,这个功放能做到1MHz,牛。

这个电路的难点是功率放大部分要做到500KHz即SR=150V/us的性能,前级小功率的部分,这个指标是容易做到的。功率放大部分,从目前市面上能够找到的功率管来看,只能使用MOSFET管。能耐受120V以上电压且要输出大于5A电流的MOSFET,其结电容都在1000pf左右,要驱动这个电容达到150V/us的速度,在电路设计上需要有一点技巧的,不是很容易。

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zlf1208| | 2023-7-4 14:18 | 只看该作者
超子回家吃饭了 发表于 2023-7-4 11:42
不过大神,做估计应该是做的到的,比如我们公司买的安泰的功放:ATA-4014,我现在在做实验就是用这个功放 ...

附件的我在网上找到的一个功放电路(有实际的成品,并非仅仅是一个原理图),这个电路的原理跟我的想法很接近,分成三个部分,第一级:输入级,负责电压放大;第二级:预驱动级;第三级:功率放大级。设置预驱动级是因为后面的功率放大级 MOSFET 的大输入电容需要较大的驱动能力,相当于一个中功率放大级。
在文档的第7页,列出了这个电路的性能,看上去有点矛盾,其中:
1. Slew rate: >50V/µs
2. Frequency response: 1Hz to 250kHz, +0, -1dB
3. 100kHz square wave response: 200ns rise time, no overshoot, into 8Ω

如果第2个指标是对的,那第一个肯定是偏保守了,Slew rate 应该 >75V/µs;
如果第3个指标是对的,那么 Slew rate = 50V/200ns=250V/ns,那前二个指标都保守了。

这个电路的第一级因为C11、C12限制了SR,所以建议用黑田彻书中的电路来替代,我估计这样可能就行了。

The DH-220C MOSFET Power Amplifier.pdf

1.65 MB

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zlf1208| | 2023-7-4 14:23 | 只看该作者
超子回家吃饭了 发表于 2023-7-4 11:42
不过大神,做估计应该是做的到的,比如我们公司买的安泰的功放:ATA-4014,我现在在做实验就是用这个功放 ...

附件是我收集的一些资料,供参考

高速大功率功放.part5.rar

9.04 MB

高速大功率功放.part4.rar

10 MB

高速大功率功放.part3.rar

10 MB

高速大功率功放.part2.rar

10 MB

高速大功率功放.part1.rar

10 MB

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zlf1208| | 2023-7-4 15:12 | 只看该作者
超子回家吃饭了 发表于 2023-7-4 11:42
不过大神,做估计应该是做的到的,比如我们公司买的安泰的功放:ATA-4014,我现在在做实验就是用这个功放 ...

附件中的二个MOSFET是专门为功放制造的,该公司只有4个MOSFET产品,世界上还有这样的公司,感觉很奇妙了

ECX10P20.pdf

343.65 KB

ECX10N20.pdf

334.84 KB

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超子回家吃饭了|  楼主 | 2023-7-6 15:51 | 只看该作者
zlf1208 发表于 2023-7-4 15:12
附件中的二个MOSFET是专门为功放制造的,该公司只有4个MOSFET产品,世界上还有这样的公司,感觉很奇妙了
...

好的, 谢谢大神,我们公司那台功放不敢拆啊,10W+,拆坏了赔不起啊,不过感谢大神,您给的资料我会去仔细看下,好好消化消化,感谢感谢,要是有不理解的我在来请教您,感谢了!

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zlf1208| | 2023-7-6 16:13 | 只看该作者
本帖最后由 zlf1208 于 2023-7-6 17:02 编辑
超子回家吃饭了 发表于 2023-7-6 15:51
好的, 谢谢大神,我们公司那台功放不敢拆啊,10W+,拆坏了赔不起啊,不过感谢大神,您给的资料我会去仔细 ...

我觉得一定能够做出来的,先实现功能,再优化,一步一步稳扎稳打。有一些参数,不是你想怎么样就怎么样的,受元器件特性的限制,有时候是没办法的,比如电路的效率。

黑田彻的书中说的Cob抵消电路,图4-18我一直没看明白,今天列了算式,终于搞明白了,附件把分析计算的结果分享给你。其中的关键是二个三极管要不同极性的才行。只有彻底搞懂了,才能为所欲为。

黑田彻还有一本书,比较基础,也推荐读一下《晶体管电路设计与制作》

另外,原理图完成后,先用仿真器(书中叫模拟器)做下仿真,然后再打板子。仿真最好用LTspice,ADI公司免费的软件。只是元器件的模型要到各器件制造的公司官网去下载,碰到没有的还要再想其它办法。仿真很重要,能够在投板前优化电路,确保一次成功。



晶体管Cob抵消电路分析计算.pdf

277.84 KB

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超子回家吃饭了|  楼主 | 2023-7-17 11:34 | 只看该作者
zlf1208 发表于 2023-7-6 16:13
我觉得一定能够做出来的,先实现功能,再优化,一步一步稳扎稳打。有一些参数,不是你想怎么样就怎么样的 ...

感谢大神的指导,最近一直在学习您说的那本书,以及相关的资料,感觉略有进步,但要总体把他设计出来对我现在还是有难度的,我会继续学习研究的,要是不懂我再来论坛里问大神您,感谢您的指导!

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zlf1208| | 2023-7-17 13:56 | 只看该作者
超子回家吃饭了 发表于 2023-7-17 11:34
感谢大神的指导,最近一直在学习您说的那本书,以及相关的资料,感觉略有进步,但要总体把他设计出来对我 ...

再推荐二本书

晶体管电路设计与制作.part3.rar

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晶体管电路设计与制作.part2.rar

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晶体管电路设计与制作.part1.rar

12 MB

晶体管电路活用技巧.pdf

12.51 MB

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zlf1208| | 2023-7-25 09:18 | 只看该作者
今天发现一个专门做高压功率运放的公司,你可以上网看看,或许能找到现成的

MP108.pdf

1.7 MB

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