石春华, 江逸涛

(上海船舶运输科学研究所有限公司 舰船自动化系统事业部, 上海 200135)

0 引 言

目前常用的水声信号发射机功率放大电路主要采用变压器半桥推挽结构,该电路因具有驱动结构简单和输出效率高等优点而广泛应用于水声发射机中。一般采用变压器半桥推挽拓扑结构的电路需要功率管承受2倍的输入电压,对功率管耐压指标的要求比较高,故该电路不适宜在对输入电压有很高要求的情况下应用[1]。采用全桥拓扑结构的功率放大电路能有效降低对功率管耐压值的要求,不影响其输出功率,非常适合大功率发射机应用。本文主要介绍全桥功率放大电路的原理,通过计算确定驱动芯片的型号、驱动电阻的参数和自举电路的参数,结合PSpice仿真技术对经典全桥电路进行优化调整,使其输出波形满足水声发射机的要求。

1 全桥功率放大电路原理

全桥功率放大电路需要4个N沟道功率管(见图1),功率管Q1与功率管Q4为一组,功率管Q2与功率管Q3为一组,通过固定脉宽长度的差分驱动信号VIN+和VIN-令2组功率管交替导通,在负载RL两端形成2个方向的交替电流,最终在负载两端输出峰值为VDD的2个差分波形。

图1 全桥功率放大电路

在全桥电路中,Q3和Q4的源端接地,称为低侧功率管,其驱动信号以地为参考,若要令Q3或Q4导通,只需令其栅极电压大于功率管的开启电压。Q1和Q2的源端接到负载,称为高侧功率管,当Q1或Q2导通时,会使其源端电压等于输入电压VDD,若栅极电压不提升,则栅源之间的电压会小于功率管的开启电压,功率管又关断。……