基于SG3525A的D类数字功放设计与实现
d类功放的突出优点是效率特别高，这是因为它的输出电路工作在开关状态；而要开关工作又必须进行调制，常用的调制方式是正弦脉宽调制（spwm）。d类功放的框图如下图1所示。
图1 d类功放方框图
1．h桥及滤波电路设计 h桥及滤波电路比较简单，如下图2所示。
图2 h桥及滤波电路
h桥用4只场效应管组成，q1、q2组成一个桥臂，q3、q4组成另一个桥臂，滤波电路与一般d类功放一样采用由l1、l2、c1、c2组成一个低通滤波器。它的工作过程是：当前级驱动正半周时，电流由vds→q1→11→y→l2→q4→地；负半周时，电流由vds→q3→l2→y→l1→q2→地。
q1-q4选用n沟道功率场效应管buz11，其参数如下：75w/30/v50v/0.05ω；l1、l2选100μf/2a，电容c1、c2选0.47μf。
2．驱动电路设计 驱动电路的任务是驱动h全桥的场效应管，为了驱动高端管子，驱动电路应具有自举浮地功能。
这里可以选用两只廉价的ir2101来实现。ir2101内部框图、引脚图如下图3（a）、3（b）所示。
图3（a）ir2101内部框图
图3（b）ir2101引脚图
ir2101的引脚功能如下：
引脚7是高端输出（ho），引脚5是低端输出（lo），引脚1是低端电源电压（vcc），引脚8是高端浮置电源电压（vb），引脚4是低端电源公共端（com），引脚6是高端浮置电源公共端（vs），引脚2是高端逻辑输入控制端，（hin）引脚3是低端逻辑输入控制端（lin）。
使用ir2101的驱动电路如下图4所示。
图4 ir2101驱动电路
为了降低成本和简化电路，也可以采用脉冲变压器驱动，电路如下图5所示。
图5 变压器驱动电路
3．载波、调制、死区电路设计 载频发生器、调制电路、死区控制电路可以由一片sg3525a实现。sg3525a是电压控制模式的pwm控制与驱动器（uc3525a、kc3525a同，用sg3525b可以直接替换），它主要用于开关电源。
它的内部主要由基准电源、误差放大器、振荡器、pwm比较器、触发器、输出电路等组成，封装形式有16脚dip封装，其引脚功能及特点如下：
1脚：误差放大器反相输入；2脚：误差放大器同相输入；3脚：振荡器外同步控制输入，若采用内部振荡时钟信号，该脚悬空或接高电平；若采用外同步时钟信号，该脚接地，并且外同步时钟应从4/5脚输入；4脚：内部振荡器输出端，外同步时为外同步时钟输入端；5脚：外接定时电容端；6脚：外接定时电阻端，与5脚共同决定内部振荡器的振荡频率；7脚：外接放电电阻端，它与5脚电容决定pwm驱动信号a路输出与b路输出间的死区时间；8脚：外接软启动电容端；9脚：内部pwm比较器输入端；10脚：外部控制端，接低电平时芯片内部工作；接高电平时，芯片内部被关断；11脚：pwm驱动信号a路输出；12脚：地端；13脚：集电极开路输出端，应用时，一般与vin间接一个小阻值电阻；14脚：pwm驱动信号b路输出端；15脚：芯片电源端；16脚：内部基准电源输出端。其内部框图如下图6所示。
图6 sg3525a内部框图
sg3525a的内部振荡器为一个三角波发生器，它的振荡频率由6脚的电阻和5脚的电容决定。内部还有一个pwm比较器，当9脚输入电压发生变化时，三角波和输入电压的交点发生变化，比较器输出脉宽发生变化，从而实现脉宽调制（pwm）。如果我们在其9脚输入具有输入音频信号幅值和频率信息的直流电压，则其输出脉宽就一定反映音频信号幅值和频率的变化。由sg3525a构成的音频spwm电路如下图7所示。其振荡频率fo可以选择在300khz上下，它与rt、ct、rd有关，可以在其数据手册中通过查表得到。
一般的表达式为：fo=l/ct（0.67rt+1.3rd）；r1选2.2ω，r2选4.7ω，rd选10ω。
图7 sg3525a构成的音频spwm电路
4．音频放大器设计 音频放大器用运放构成，如下图8所示。
图8 音频放大器
为了将音频叠加在直流电压上送至sg3525a的9脚，将双电源运放设计成单电源应用，这样既放大了音频信号又将sg3525a的9脚偏置在一定的直流电压上，即，使sg3525a在无信号输入时的中心脉冲占空比偏置在一定值上。图中运放采用op07，其同相输入端由r2、r3，分压后偏置在u3=vcc★r3/（r2+r3）上，使其6脚亦即sg3525a的9脚也偏置在此值上，在无信号输入时sg3525a的输出脉冲占空比也偏置在相对应的值上；当有音频信号输入时，op07的输出6脚即sg3525a的9脚直流电压为：
u9=（vcc*r3/（r2+r3）±uimsinωt
则，u9的波形示意如下图9。
图9 u9在信号输入时的波形图
由图可知，sg3525a的9脚直流电压按输入信号规律变化。则，sg3525a输出脉冲占空比随输入信号在偏置点上下按信号规律变化，从而实现spwm调制。
r1=r2=r3=47k，r4=250k，c1=c2=1μf，输入电位器为10k。
5．整体电路 整体电路如下图10所示。
图10 基于sg3525a的d类数字功放电路
6.结论 使用sg3525a的d类数字功率放大器具有电路简单、无须调整、输出功率大、电源效率高、功率元件发热小等优点。由于功率元件外接，还特别适合较大功率的场合；另外，除了功率元件外还很容易实现集成，是一种很有发展前途的电路。
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q1-q4选用n沟道功率场效应管buz11，其参数如下：75w/30/v50v/0.05ω；l1、l2选100μf/2a，电容c1、c2选0.47μf。
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图3（a）ir2101内部框图
图3（b）ir2101引脚图
ir2101的引脚功能如下：
引脚7是高端输出（ho），引脚5是低端输出（lo），引脚1是低端电源电压（vcc），引脚8是高端浮置电源电压（vb），引脚4是低端电源公共端（com），引脚6是高端浮置电源公共端（vs），引脚2是高端逻辑输入控制端，（hin）引脚3是低端逻辑输入控制端（lin）。
使用ir2101的驱动电路如下图4所示。
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1脚：误差放大器反相输入；2脚：误差放大器同相输入；3脚：振荡器外同步控制输入，若采用内部振荡时钟信号，该脚悬空或接高电平；若采用外同步时钟信号，该脚接地，并且外同步时钟应从4/5脚输入；4脚：内部振荡器输出端，外同步时为外同步时钟输入端；5脚：外接定时电容端；6脚：外接定时电阻端，与5脚共同决定内部振荡器的振荡频率；7脚：外接放电电阻端，它与5脚电容决定pwm驱动信号a路输出与b路输出间的死区时间；8脚：外接软启动电容端；9脚：内部pwm比较器输入端；10脚：外部控制端，接低电平时芯片内部工作；接高电平时，芯片内部被关断；11脚：pwm驱动信号a路输出；12脚：地端；13脚：集电极开路输出端，应用时，一般与vin间接一个小阻值电阻；14脚：pwm驱动信号b路输出端；15脚：芯片电源端；16脚：内部基准电源输出端。其内部框图如下图6所示。
图6 sg3525a内部框图
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