汽車已開始進入我國家庭,，性能優(yōu)越的大功率汽車音響越來越受到青睞,。以往汽車音響用電是直接取用12V鉛蓄電池，這樣汽車點火產(chǎn)生的脈沖及其它干擾便直接成為音響噪音的主要來源,。12V低電壓單電源也使音響輸出功率受到限制,，功放電路也只能用OTL電路，頻響特性較差,。隨著元器件的發(fā)展和技術的進步，開關電源已完全能應用于汽車音響,。它能提供電壓較高的雙電源,，并能抑制各種噪音的竄入，功放電路也采用OCL電路,，使汽車音響效果真正上了檔次,，汽車音響應用開關電源符合技術發(fā)展的需要。

圖1為汽車音響開關電源電路,，該電路主要由兩片集成電路TL494和KIA358,、驅(qū)動管Q702和Q703、開關管M704～M709,、變壓器,、輸出整流器和濾波器等組成。TL494是一個脈寬調(diào)制型開關電源集成控制器,，其最大驅(qū)動電流為250mA,，工作頻率為1～300kHz，輸出方式可選推挽或單端形式,。內(nèi)部方框圖如圖2所示,，詳細資料參考TL494脈寬調(diào)制控制電路。它主要由一個三角波振蕩器,、兩個比較器CMP1和CMP2,、兩個誤差放大器A1和A2、5V基準電壓源,、觸發(fā)器及輸出驅(qū)動器等組成,。



三角波振蕩頻率由5、6腳外接Ct,、Rt決定,，振蕩頻率fosc=1.2/Rt×Ct，三角波振蕩信號分別送到兩比較器,，即死區(qū)時間比較器和PWM比較器,，兩比較器輸出到或門電路,。這樣，只有當振蕩信號電平幅值同時高于死區(qū)時間控制電平和誤差輸入電平時,，或門輸出電平才產(chǎn)生翻轉,。脈沖輸出受觸發(fā)器和13腳輸出方式控制，13腳接低電平時內(nèi)部觸發(fā)器失去作用,。本電路13腳接高電平(由14腳提供基準電壓5V),，輸出兩路脈沖分別受觸發(fā)器Q和Q控制，經(jīng)兩或非門和推動管推挽輸出,，最大輸出脈沖占空比為48%,，頻率為三角波振蕩頻率的一半。

死區(qū)時間由4腳電壓來設定,，范圍為0~3.3V之間,。誤差放大器A1作為輸出電壓取樣誤差放大，結果通過PWM比較器控制脈寬使輸出電壓穩(wěn)定,。誤差放大器A2作為保護控制用,，15腳接參考電壓5V(由14腳提供)，16腳為控制輸入,。在開機保護,、過溫或過流保護時，16腳為高電平,，這時,，誤差放大器A2輸出高電平，該電平高于振蕩器三角波電平幅值,，而使驅(qū)動器沒有驅(qū)動脈沖輸出,，負載安全停電。

安全保護電路由KIA358電路來完成,。出現(xiàn)異常情況時向TL494的16腳提供高電平,。KIA358為雙運放電路(如圖3)。


運放A1作為過流保護用,，6腳由TL494的14腳提供5V參考電壓,。正常情況下，P/T端為高電平,，5腳為低電平,，所以7腳輸出低電平，TL494的16腳也為低電平,。當由于運放出現(xiàn)過流或其它原因而使P/T端檢測到低電平時,，5腳為高電平，且高于6腳參考電平,，7腳便輸出高電平,，保護動作,。運放A2作為開機保護和過熱保護用，同相輸入端3腳電壓由控制電壓12V經(jīng)兩電阻R707和R709分壓獲得,。反相輸入端電壓由R710和熱敏電阻R708分壓獲得,。R708在常溫下阻值為100kΩ左右，2腳電平高于3腳電平,，1腳便輸出低電平,。當溫度升高到近100℃時，熱敏電阻阻值降為低于10kΩ,。2腳電平低于3腳電平,，輸出翻轉，保護動作,，紅色發(fā)光二極管亮,。電容C712作為開機保護用，開機瞬間C712充電,，而使2腳電平低于3腳電平，這時保護動作,，紅色發(fā)光二極管亮,。

當C712充電完畢，2腳電平高于3腳電平,，1腳翻轉為低電平,，紅色發(fā)光二極管熄滅，保護撤消,，工作正常,，只有綠色發(fā)光二極管亮。TL494的14腳參考電壓由12腳提供,，12腳經(jīng)二極管D712連接汽車電源鎖,，只有當汽車打開電源鎖后，12腳才有工作電壓,，電源工作才正常,。TL494的9腳和10腳輸出由Q703和Q702緩沖后推動場效應管工作，再由變壓器升壓,，并經(jīng)整流和濾波后以穩(wěn)定的正負電源形式向音響供電,。作為開關管作用的Q702和Q703接法為無直流偏置。當TL494的9腳和10腳輸出驅(qū)動信號為高電平時,，信號分別經(jīng)二極管D711和D710加到FET柵極,，這時Q703和Q702反偏截止。當驅(qū)動信號為低電平時,，Q703和Q702導通,，蓄積在FET柵極電容中的電荷快速放電,，使FET關斷。

在元器件選擇和電路制作方面應考慮高頻率,、大電源,、高效率以及汽車音響方面的特定需要。

開關功率管選用金屬氧化物場效應管,，相對雙極晶體管,，功率FET有很多優(yōu)點：
1.驅(qū)動功率較小，驅(qū)動電路簡單,，能使電路結構緊湊和小型化,；
2.截止頻率高，并且不需要加反向偏置,；
3.可實行簡單并聯(lián),；
4.不會產(chǎn)生二次擊穿；
5.不存在存儲時間,；
6.不會有熱擊穿,。

由于蓄電池供電電壓只是12V，故主要考慮導通所能承受的電流值,，功率較大時開關管應采用多管并聯(lián)形式,。MOSFET在Vgs超過導通門限電壓后，漏極電流和柵極電壓的比值呈線性增長,，漏極電流對柵極電壓的變化率即跨導Gfs在漏極電流較大時實際上是一個常數(shù),，從圖4跨導Gfs與漏極電流關系圖可看出，跨導的上升使MOSFET管的增益正比例提高,，即導致漏極電流的增大,，而這種情況又增大了輸入電容，因此,，增設推動級使得有足夠電流對輸入電容充電,，減小上升和下降時間，提高MOSFET的開關速度,。

推動級又有足夠低的輸出阻抗避免電路正反饋振蕩,。另外，MOSFET在高頻工作時容易產(chǎn)生振蕩,，所以,，在電路板設計時應盡可能減小與MOSFET管腳連接線的長度，特別是柵極引線的長度,。否則須用一個小電阻與MOSFET管腳串接,，并使小電阻盡量靠近管子柵極。本電路采用100Ω電阻與柵極串接,，另加兩組RC回路R728,、C707和R727,、C708來改變MOSFET管的負載曲線，并吸收多余關斷MOSFET的能量,，作為MOSFET管的開關保護電路,。


變壓器的制作方面，首先必須根據(jù)輸出功率確定磁芯及其橫截面積S,，它主要決定開關電源的效率,。應保證變壓器在磁化曲線線性區(qū)工作。并確定最大磁通密度Bmax,，最佳的起點是Bmax=Bsat/2,。然后再根據(jù)所需功率選擇導線，再由N=V×104/4f×Bmax×S確定初級線圈圈數(shù),，其中f為工作頻率,，V為工作電壓。并根據(jù)次級所需電壓確定次級線圈圈數(shù),。

不同音響所需電壓高低不同,，可適當改變初、次級線圈圈數(shù),，及取樣電阻R717和R718阻值來獲取所需合適電壓,。功率整流器不能采用普通整流二極管，由于開關電源工作于高頻狀態(tài),，故整流器應采用高效快速恢復二極管、超快速恢復二極管或肖特基勢壘整流二極管等,。

輸出濾波電容要求其ESRmax值越小越好,，ESRmax值大小對輸出波紋電壓有直接影響。ESRmax=△Iout/△Vout,，其中Iout=0.25Ii(Ii為設計輸出電流),。△Vout為允許輸出波紋電壓的峰-峰值,。最小輸出電容可由Cout=△Iout/8f△Vout得出(其中f為工作頻率),。實際用容量應遠大于Cout，因為濾波電容容量直接影響功放低頻的瞬態(tài)特性,。

汽車音響開關電源把單12V電壓進行升壓,，輸出正負電源，其工作環(huán)境為低電壓,、大電流和高頻率,。制作過程主要考慮大電流、高頻率這兩方面問題,。印刷板設計必須注意大電流接地部分不設阻焊層,，以便制作時上錫加厚,，并注意接地面積大校工作于大電流的變壓器引腳應注意焊接工藝，防止發(fā)熱,，各發(fā)熱器件須有良好的散熱,。在汽車音響開關電源的設計上，只有注意元器件的選擇和印刷板布線及制作工藝,，防止不必要的熱損耗和自激振蕩,，才能制作出適合于特定要求的高品質(zhì)開關電源。