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在音响电源设计中使用MC1723C电压调节器芯片

2020-03-23宁金铱

商情 2020年4期
关键词:导通三极管电容

【摘要】本文使用MC1723CP系列电压调节芯片实现了音响系统电源供电的应用,并简要介绍了该芯片的技术参数和电源电路系统组成;提供了参考电路的设计;并从客观技术参数和主观听感上对该音响电源进行了评估。达到了预期的效果。在实际的音响产品电源开发中具有很重要的参考价值。

【关键词】MC1723C电压调节芯片音响电源

引言

MC1723C是ON Semiconductor公司(原摩托罗拉公司)推出的一款带载电流可以达到150mA的通用电压调节芯片,电流输出通过一个或多个大功率导通晶体管,可以达到数安培。电压输出调整最高可以达到37Vdc,适应范围非常广泛。通过增加简单的外围电路就可以实现一个完整的电源设计,大大缩短了设计时间,简化了电路,同时也提高了可靠性。

1 MC1723C电压调节芯片简介:

主要技术指标如下:

输入电压范围:9.5Vdc to 40Vdc

输出电压调节范围:2Vdc to 37Vdc

输出电流(没有外部导通三极管):150mA

工作温度:0–70C

可调整的短路电流保护

封装形式:PDIP 14脚,SOIC 14脚

下图2为内部电路参考图:

Vcc和Vc为电源输入管脚,Vo为电源输出管脚。一般Vcc和 Vc连接在一起,如果内部Vcc与Vo之间的三极管导通,同时Vc与Vo之间的三极管导通,Vo就会具有Vcc和Vc的输出电压值,可以输出一定的电压和电流。

管脚2是电流限流功能,管脚3是电流感应脚,在管脚2和3之间连接一定的电阻值Rsc可以实现限制电流功能。通过电阻Rsc电流达到最大限值时,电阻两端电压会比较大。如果超过了脚2和脚3之间二极管的阈值后,二极管导通,电流就会不再流经Vo而是经过二极管到地,从而起到了保护的作用。

管脚6是参考电压Vref引脚,一般典型的参考电压值为7.15V,需连接一颗外部电容Cref可以稳定参考电压值。

管脚4和7是反向输入端和非反向输入端,如果他们之间的电压有差值,芯片内部电路会自动进行调整。管脚13为补偿端,通過一个电容连接到管脚4。

从以上的内部图分析可知,该芯片功能完善,输出电流和电压可调整范围比较大,同时具备自动调整电压功能,还具有电流保护功能,比较适合音响电源使用。

2音响电源供电的要求和实际应用方案:

从技术指标上看,电源供电电压处于37V级别,提供的供电范围比较宽,可以提供+/-36V后级电源,+/-24V前级电源,+/-15V运放电源,以及+/-5V解码器电源。电流也提供了很大的余量,单芯片可以达到150mA,通过连接导通三极管可以增大电流。

下图3为简单应用电路图,输出电流小于150mA。

比如设置Rsc = 6.6Ω,那么Isc为100mA。由于Vsense会随着温度的变化而变化,在室温下+25C,Vsense为0.66V。数据手册中提供了曲线,可以方便查到不同温度下相应的数值。

如果温度上升Vsense相应减少了,所以电流限值也相应减少,温度降低则电流限值增大。实际电路设计时,对于电阻Rsc的选取,应充分考虑到温度变化。

下图5为大电流输出的参考设计图,通过连接导通三极管2N3055,输出电流可以大于150mA。

该电路中,设置电阻Rsc为0.33Ω,通过计算输出电流限值为1A。输出电压的计算方法为Vo = 7 *(12 K+ 10 K)/ 10K = 15.4V,如果设置R2或者R1为可调电阻,那么输出电压可以自由调节到很精密的范围。

下图6为负向电压输出的参考电路图:

实际的电源电路中利用正负两个电路图5和图6合并,再加上整流桥和滤波电容实现了+/-24V的供电输出,同时具备了输出大电流的能力。

3电路优化及抗干扰措施:

由于输出部分电容的大小会影响到电路的指标,所以实际电路要对参考电路图进行相应的调整和修改,以达到抗干扰和更高指标的目标,同时成本也会相应增加。

在输入和输出端增加了去耦电容,增强电路的抗干扰能力。为了稳定输出电压,也适当增加了输出端的电容值,输出端电容提高到1000uf用于稳定输出电压,同时实际经验证明该电容不能省去,而且必须就近放置在导通三极管附近,越靠近导通三极管越好。

为了达到稳定电压的目的,可以适当增加Cref连接到参考电压两端的电容,电容越大参考电压越稳定。信噪比也越高。下面为数据手册的推荐值和相应的信噪比参考数据,由此可见,Cref越大越好。

在布线上也应考虑对称性,可以达到比较精密电压的输出。同时也要考虑大功率导通三极管的散热,如果导通三极管两端压降比较大,或者导通电流比较大,需加装散热片,以达到增强散热的目的。

输入端电压的选择需要考虑导通三极管的压降不宜太大,否则会导致系统发热严重增加,同时应根据输出电流的设计值大小来决定输入端滤波电容的大小。同时输入电压的值不宜太小,数据手册规定应大于9.5V,主要是因为输入电压必须大于参考电压值,并有一定的余量。

为了增加输入电压调节的灵活性,实际电路中使用可调电阻代替了R2,实现了输出电压的精密可调整。虽然增加了成本,但是对电压的输出可以实现了更精密的控制。

4实际使用评价

实际测量当输入电压稳定后电压变化在MC1723之前为1.89mVac波动,通过MC1723之后电压变化的范围为0.005mVac,电源变化范围有效的减小了。

同时进行了主观听感的测试。主观听感是指测试音响电源的测试者使用不同类型的音乐,对于新电源的器材运用主观听感进行评价。由于测试人员个体的差别,所以测试带有一定的主观性,尽量选取5位不用的测试员同时进行测试,播放不同类型的音乐进行测试,然后提炼出每个测试员的共同点,做总结。

测试员分别对不同的音乐类型进行聆听,对于新的电源给予的主观评价如下:

1.音乐背景更加安静,乐器细节浮凸,结像定位更加清晰。

2.听小提琴有更多的细节,尤其是高频细节。

3.钢琴的泛音更加丰富,两端延伸更好。

4.人声的声音表现稍微变的薄了一点,解析力提升了。

5.该电源适合放在模拟放大部分,同时一个音响器材中推荐更多使用。

总体主观听感的评价是正面的,有明显的提升,达到的预期的目标。

5结束语

MC1723CP是一款适应性比较强的电压调节芯片,本文使用该芯片实现了音响系统电源供电的应用,并简要介绍电源电路系统组成;提供了参考电路的设计和实际应用经验;并从客观技术参数和主观听感上对该音响电源进行了评估,达到了预期的效果。在实际的音响产品电源开发中具有很重要的参考价值。

作者简介:宁金铱(1978-),男,硕士生。

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