功放IC之使用

80年代以前，输出功率仅几瓦的功放都要采用分立原件，80年代以后，国内开始研制小功率功放IC,但由于这些功放IC性能指标不佳，尤其是可*性比较差，很快就被国外生产的功放IC所代替。日本生产的HA1392,TA7240,曾经是80年代用得非常普遍的功放IC，HA1392与TA7240的的输出功率都只有5-6瓦，HA1392的工作频率上限较低，电源接反即刻埙坏，TA7240的外围电路设计难度较大，静音控制易受外界干扰而产生误动作，意法SGS公司功放IC在80年代初开发生产的TDA2030A算是一款比较好的功放IC，他的输出功率达到14W以上。尽管SGS公司在TDA2030A的基础上又生产出TDA2040、TDA2050、功放IC，使输出功率在24W以上，但由于他们的电源范围只有+-22V,如果使用未经稳压的整流滤波直流电供电，他们实际上只能给4欧负载输出12W功率。美国NS公司在80年代开发生产的LM1875功放IC，比SGS公司生产的TDA2030A功放IC输出功率高出一倍，原因就在于他的电源适应范围为+-30V,如果使用稳压滤波直流电，TDA2030A与LM1875实际上都能在+-18V供电条件下给4欧负载输出24W正弦波有效功率.作为早期开发的功放器件，TDA2030A与LM1875都没有静音控制功能，对电源波纹的抑制能力也不够强。荷兰飞利浦公司在意法SGS公司推出TDA2030A之后不久，也开发生产出一款性能指标相同的TDA1521Q双功放IC.该款功放IC的电源使用范围也是+-22V,能够同时给两个4欧负载分别输出12w功率。由于TDA1521Q已把决定放大倍数的负反馈电路作在IC内部，使用上比较简便。此后，荷兰飞利浦公司又推出一款型号为TDA1514A高性能功放IC,产品资料介绍称它能输出40W的功率。但是，实践使用证明，在使用稳压直流电源的情况下，TDA1514A能够可*工作的电压只有+-18V，给4欧负载输出的有效功率为24W，如果将电压提升到+-20V电压，TDA1514A将出现过载保护，而且说进行的过载保护动作表现为半波截止输出。这样，人们只有将TDA1514A的工作电压设计为与LM1875相同的工作电压。
在90年代以前，电子器件生产厂商提供的功放IC输出功率实际上都在30W以下。在经过10多年后的努力后，美国NS公司与意法SGS公司都在90年代期间相需推出了功率超出30W以上的功放IC.其中，LM3876,LM3886是美国NS公司的代表作，TDA7293,TDA7294等是
意法SGS公司的代表作。这些功放IC芯片都具有很小的安装体积和多项安全保护功能，使用上很可*。但同时也正因为功放IC芯片需要很可*的过热、过流、过压、过功耗等多项安全保护功能，生产厂家在设计功放IC芯片的内部保护电路时可能会因为所采用的检测方式过于敏感或欠成熟，出现一些不够完善的问题。生产厂家没有在产品介绍说明中将这些缺陷写出来，固然有可能是不希望自己的产品销售受到影响，但更多的原因是他们自己也未必发现了这些缺陷，而需要用户在使用过程中，将发现的问题反馈给生产厂家，他们再去改进开发新的器件。譬如，美国NS公司的音响工程师曾给笔者推荐使用他们的功放IC，其中有一款型号为LM4701的，该款功放IC据说是代替LM1875的器件，它具有静音控制功能，输出功率比LM1875高。但实际使用证明：LM4701在推动4欧负载能正常工作，不出现误保护动作的电源电压不可以超过+-20V，最大输出功率只有20W。如果电源电压超过+-20V，譬如：+-22V时，输出功率不但不会增加，100HZ以下低声频段能够正常输出的功率会降低到只有10W，虽然在+-26V稳压电源供电下，LM4701可以给8欧负载输出25W功率，但因其电源使用范围只有+-32v，在使用非稳压直流电源供电情况下，LM4701可以给8欧负载输出的功率还不到20W。又比如：意法SGS公司生产的TDA7264双功放IC，在资料中表明他的最高工作电压为+-25V，最大工作电流为4A，比TDA2030A的性能指标（最高工作电压为+-22V，最大工作电流为3。5 A）要高。但实际使用证明，TDA7264在推动4欧负载时，能够可*工作，不出现误动作的电源电压不可超过+-15V，相应的输出功率只有2 X 12W.此外，TDA7264工作时器件上的发热温度（测试点放在IC金属片上）应保持在70度以下。否则，TDA7264的内部过热保护电路会因为IC在较高的发热温度下工作产生累计效应，在连续工作30分钟后出现“软保护”而是其能够输出的功率降低到正常值的1/4以下。本来，理想的过热保护功能应该是在功放IC的发热温度到达最高允许值时关断输出，待其温度冷却至比最高允许温度低若干度时重新恢复输出。TDA7264工作之后，发热温度在短时间内达到110度也没出现过热保护，工作情况良好，人们会因此误认为TDA7264具有良好的温度特性而降低对它的散热要求。美国ns公司在80年代生产的|LM1875功放IC虽然没有静音功能，但其内部设计的过热保护功能已接近理想要求，因此直到今天还继续被音响生产厂大量选用。但是美国NS公司在90年代生产的LM3875,LM3886大功率功放IC，在过热保护功能方面的表现却令人失望！尤其是采用陶瓷绝缘封装的功放IC，因其导热状况不佳，LM3875在推动4欧负载时，连10W以上正弦波额定功率都不能连续输出。就是改成8欧负载，陶瓷绝缘封装的LM3875能够正常输出30W正弦波额定功率的时间也仅能维持几秒钟就开始出现杂波。同样，陶瓷绝缘封装的LM3875在推动4欧负载时能够正常输出40W正弦波额定功率的时间也只能维持几秒钟就开始出现杂波。必须使用金属封装导热器件，并保持功放IC金属片上的温度不超过85度，LM3875，LM3886才能分别给4欧负载正常的长期输出30W，与50W正弦波功率。因此，人们在使用LM3875，LM3886等大功率IC器件时、一定要给他们配上足够大的散热片。同时，用于功放IC金属片绝缘的导热片厚度应尽量的薄，不要超过0.3mm，这样才能确保功放IC与散热片之间的温度差只有几度。
意法SGS公司在80年代生产的TDA2030A功放IC，在过热保护方面表现比美国NS公司生产的LM1875略差，它的特点是当功放IC金属片上的发热温度超过105度时输出信号波形上将出现杂波。而LM1875功放IC在发热温度低于最高允许值时，输出信号波形始终保持正常。只有当IC金属片上的发热温度达到115度后，LM1875功放IC才关断输出/。TDA2030A功放IC金属片上的发热温度也要达到115度时才关断输出，所以他有一个不稳定工作的温度段，好在这个温度段已是很高的温度。，对使用没有明显的影响。令人感到欣慰的是，意法SGS公司在90年代推出的TDA7293,TDA7294,TDA7295等几款实际功率都能达到50W的功放IC,在过热保护方面的表现已经做得非常良好。他们在功放IC的发热温度低于最高允许值时，输出信号波形使中都保持正常良好。必须在功放IC金属片上的温度到达115度之后，它们才关段输出。相对于其他大功率功放IC来说，意法SGS公司生产的TDA7293,
TDA7294,TDA7295确实是其中的佼佼者。经实际使用证明：这几款功放IC本身的静态输出背景噪声电压不大于0.25Mv,在4欧负载上输出1W功率时的信噪比已大于75Db，因此在4欧负载上满功率输出50W功率时的信噪比将高达95Db.有了性能良好的功放IC，人们自己制作高水平的Hi-Fi音响系统和自己制作高水平的多声道家庭影院系统，就不再成为难事。
注：（本文来源于电子制作，程稳平的文章，笔者觉得不错，就整理了出来，让喜欢功放IC的朋友，通过此文使朋友能对功放IC有更深的了解，在自己制作小功率功放时，能有所借鉴。）