CN213718211U - 一种大功率6000w数字功放的电源功放模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种大功率6000W数字功放的电源功放模组，电源采用PFC和半桥开关电源技术，电源过流过压保护，进行电压检测/在线控制，启动/关闭检测控制，输出模式/输出功率检测控制，温度控制，风扇两段加速控制。本实用新型的第一桥式整流滤波电路输入端连接AC交流输入，第一桥式整流滤波电路输出端经过反激式开关电源电路连接电源控制电路、软开关启动电路、半桥开关电源电路，电源控制电路连接软开关启动电路。本实用新型的功放模组为双层板排布，布局合理，统一锁附在U型散热片上，散热效果佳，音质保真效果好。

Description

一种大功率6000W数字功放的电源功放模组

技术领域

本实用新型涉及一种功放装置，具体来说，特别是涉及一种脉宽调制的功放模组。

背景技术

音响功放在生活中应用很广，功率放大器简称功放，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放，其将音频电信号放大后带动音箱的扬声器发出声音。专业功放一般用于会议，演出，厅，堂，场，馆的扩音。设计上以输出功率大，保护电路完善，良好的散热为主。音响功放性能的好坏直接影响到整个音箱播放音质的效果，时常会有声音失真等情况，目前音箱功放有不同的功率的，不同场所使用不同功率的功放，如何改善功放中的信号处理的设计，使其适合于各种不同场合的需求是本文所要探讨的。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。专业功放一般用于会议，演出，厅，堂，场，馆的扩音。设计上以输出功率大，保护电路完善，良好的散热为主。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的缺点，电源采用PFC和半桥开关电源技术，电源过流过压保护，功放部分采用PWM脉宽调制电路、MCU控制单元构成，MCU控制单元由MCU单片机控制，进行电压检测/在线控制，启动/关闭检测控制，输出模式/输出功率检测控制，温度控制，风扇两段加速控制。

为达上述目的，本实用新型的一种大功率6000W数字功放的电源功放模组，采用以下的技术方案：

一种大功率6000W数字功放的电源功放模组，包含软开关启动电路，软开关启动电路输入端连接AC交流输入，通过开关冲击电流保护电路、第二桥式整流滤波电路、PFC电路后到达半桥开关电源电路，半桥开关电源电路经过变压器隔离输出电路后连接辅助电源1整流滤波电路、主电源桥式整流滤波电路、辅助电源2整流滤波电路、辅助电源3整流滤波电路、辅助电源4整流滤波电路；

辅助电源2整流滤波电路经过PWM驱动电源电路、数字功放PWM脉宽调制电路、LC滤波电路后电路通道输出3000W/4欧姆；

辅助电源3整流滤波电路经过±12V辅助电源电路、+5V辅助电源电路后接到MCU控制单元；辅助电源4整流滤波电路经过风扇电源输出电路后接到 MCU控制单元；MCU控制单元连接音频压缩电路、温度检测电路，音频压缩电路输入端连接信号输入，音频压缩电路输出端连接数字功放PWM脉宽调制电路；

辅助电源2整流滤波电路经过主电源桥式整流滤波电路后连接数字功放 PWM脉宽调制电路；

MCU控制单元连接风扇电源输出电路。

进一步，交流电输入到第一桥式整流滤波电路，经过手动闭合软开关电路启动反激式开关电源电路，电源控制电路得到电源后接通软开关启动电路的继电器，交流电通过开关冲击电流保护电路、第二桥式整流滤波电路、PFC电路，然后到达半桥开关电源电路，经过变压器隔离输出电路升压输出主电源和各个辅助电源，给功放PWM驱动供电，启动功放，弱信号经过音频压缩电路，到达数字功放PWM脉宽调制电路进行放大，通过LC滤波电路输出，功率最高 3000W/4欧姆，同时辅助电源为MCU控制单元供电，检测线路中的温度来控制输入信号的压缩和风扇电源输出电路输出的电压。

进一步，AC交流输入连接第一桥式整流滤波电路输入端，第一桥式整流滤波电路输出端经过反激式开关电源电路连接电源控制电路、软开关启动电路、半桥开关电源电路，电源控制电路连接软开关启动电路；

反激式开关电源电路连接软开关启动电路，交流电输入首先经过第一桥式整流滤波电路，整流出来的直流进入到反激式开关电源电路，输出电源经过整流滤波后为电源控制电路、PFC电路、半桥开关电源电路供电，电源控制电路通电后控制软开关启动电路，接通主电源桥式整流滤波电路(主电源线路)。

辅助电源1整流滤波电路经过整流滤波后驱动三极管Q3和三极管Q12，随后继电器RY2线圈通电闭合，将开关冲击电流保护电路上的电阻R3、电阻 R4和热敏电阻PR1短路，减少损耗；

辅助电源2整流滤波电路感应出来的电压是以主电源负压为基准，通过整流滤波后稳压得到+12V/-VCC的电压，输出到数字功放PWM脉宽调制电路使用；

辅助电源3整流滤波电路经稳压后得到±12V电压，输出端分别连接PWM 驱动电源电路、音频压缩电路、+5V辅助电源电路、温度检测电路，±12V辅助电源电路的+12V电压经+5V辅助电源电路稳压后得到+5V电源，输出连接MCU 控制单元；

辅助电源4整流滤波电路输出的电压连接到风扇电源输出电路的散热风扇，风扇转速由MCU控制单元控制。

在一些实施例中，输入电源采用软开关设计，利用弱电流控制输入强电部分，在处理开机冲击电流时，电源启动正常后，通过继电器短路其冲击电流保护的组件，使在大功率工作时避免额外的无用功率损耗，电源驱动芯片供电使用反激式开关电源供电，在大功率工作时使电源驱动芯片稳定工作。

进一步，PFC电路由PFC驱动芯片U8通过图腾柱方式驱动两个并联 NMOS管Q4、NMOS管Q5，PFC驱动芯片U8引脚3经过电阻R1、并联电阻R11～R18后接到NMOS管Q4、NMOS管Q5的源极S；PFC驱动芯片 U8引脚4经过电阻R64、电阻R63、电感L2后接到NMOS管Q4、NMOS管 Q5的漏极D；NMOS管Q4、NMOS管Q5的源极S接地，NMOS管Q4、NMOS 管Q5的漏极D通过二极管BD2正极-负极后接到电源正VCC；NMOS管Q4 的栅极G和源极S上并联电阻R21，NMOS管Q5的栅极G和源极S上并联电阻R22；

PFC驱动芯片U8引脚7通过电阻R10后接到软开关启动电路中的NPN 三极管Q2发射极E，NPN三极管Q2集电极C接到+15V-PRI端(即PFC驱动芯片U8引脚7通过电阻R10、NPN三极管Q2接到+15V-PRI端)，PFC 驱动芯片U8引脚8接到NPN三极管Q1基极B和PNP三极管Q14基极B； NPN三极管Q1发射极和PNP三极管Q14发射极连接，NPN三极管Q1发射极和PNP三极管Q14发射极通过驱动电阻R19后接到NMOS管Q4栅极G， NPN三极管Q1发射极和PNP三极管Q14发射极通过驱动电阻R20后接到 NMOS管Q5栅极G；PNP三极管Q14集电极接地，NPN三极管Q1集电极通过电阻R5后接到PFC驱动芯片U8引脚2，PNP三极管Q14集电极连接 PFC驱动芯片U8引脚1；

驱动电阻R19和驱动电阻R20分别并联有快速二极管D18和快速二极管 D19，快速二极管D18正极和快速二极管D19正极接到NMOS管Q4栅极G，在NMOS管Q4、NMOS管Q5的栅极G和源极S分别并联电阻R21和电阻 R22，在NMOS管Q4、NMOS管Q5的漏极D和源极S分别并联电容C16和电容C17，电阻R11～R18并联后连接到NMOS管Q4源极S和NMOS管Q5 源极S，电阻R11～R18并联充当NMOS管Q4和NMOS管Q5短路保护，NMOS 管Q4漏极D和NMOS管Q5漏极D连接快速二极管BD2正极，快速二极管 BD2负极接到电源正VCC，电阻R24和电容C20串联后并联在快速二极管BD2 上；NMOS管Q5源极S接地。

进一步，半桥开关电源电路采用图腾柱方式推动NMOS管，电源驱动芯片 U7引脚2和引脚3连接到+15V-PRI，采用小功率开关电源供电，电源驱动芯片U7引脚14通过二极管D21负极-正极接到+15V-PRI，电源驱动芯片U7引脚14通过并联的电容C52和电容C53后与电源驱动芯片U7引脚12连接，电源驱动芯片U7引脚13通过电阻R38与NPN三极管Q8基极和PNP三极管 Q7基极相连，电源驱动芯片U7引脚13通过电阻R43接到光耦U2引脚1，电源驱动芯片U7引脚11通过电阻R37接到NPN三极管Q9基极和PNP三极管 Q6基极，NPN三极管Q9基极和PNP三极管Q6基极通过电阻R44接到光耦 U3的引脚1，NPN三极管Q8和PNP三极管Q7的发射极相连，NPN三极管 Q8和PNP三极管Q7的发射极通过两个并联的驱动电阻R41和驱动电阻R42 后接到NMOS管Q10的栅极，快速二极管D22并联在驱动电阻R41和驱动电阻R42上，电阻R48并联在NMOS管Q10栅极和源极之间，快速二极管D27 和RC吸收电路(串联的电阻R54、电容C57组成)并联在NMOS管Q10漏极和源极之间；

在一些实施例中，半桥开关电源电路使用图腾柱驱动方式驱动电源NMOS 管，在驱动电阻上并联快速二极管，在NMOS管的漏极和源极上并联快速二极管和RC吸收电路，在NMOS管的栅极和源极并联电阻；

NPN三极管Q9发射极和PNP三极管Q6发射极相连，PN三极管Q9发射极和PNP三极管Q6发射极通过并联的驱动电阻R39和驱动电阻R40后接到NMOS管Q11栅极，快速二极管D23并联在驱动电阻R39和驱动电阻R40 上，电阻R47并联在NMOS管Q11的栅极和源极上，快速二极管D28和另一 RC吸收电路(串联的电阻R55、电容C58组成)并联在NMOS管Q11的漏极和源极上，电源驱动芯片U7引脚8、引脚9接地；

变压器T2主绕组J4端接到高频变压器T1引脚4，高频变压器T1引脚2 通过两个并联的电容C61和电容C62后回到主电压的中心点(CEN)，高频变压器T1次级通过桥式整流后的电压接到比较器U5A引脚3上，比较器U5A引脚1接到电源驱动芯片U7引脚10上。

进一步，数字功放PWM脉宽调制电路包含两组PWM功放单元，第一组功放单元上设有过温保护电路，电源+5V-D经电阻R448、热敏电阻PR400接地，使用MCU控制单元的单片机U16引脚40和引脚42检测热敏电阻PR400的压降，其热敏电阻PR400位于功放NMOS管旁，数字功放PWM脉宽调制电路分布在上层电路板，其余电路排布在下层电路板上，整个电路组装到U型散热片上，在具备良好的散热条件的同时也便于组装和维修；

第一组功放单元的脉宽调制芯片U201引脚15经过电阻R218后连接正主电源J1接口，脉宽调制芯片U201引脚9连接负主电源J2接口，脉宽调制芯片U201引脚14经电阻R220连接NMOS管FET202的栅极G，脉宽调制芯片U201引脚13连接NMOS管FET202源极S和NMOS管FET203漏极D，脉宽调制芯片U201引脚13输出功放信号，NMOS管FET202漏极连接正主电源J1接口，脉宽调制芯片U201引脚16串联电阻R504、二极管D206正极- 负极后连接NMOS管FET202漏极D，电阻R216并联在脉宽调制芯片U201 引脚16和引脚13上，电阻R215一端接到二极管D206正极，电阻R215另一端接到脉宽调制芯片U201引脚15，在NMOS管FET202漏极D和源极S间并联RC吸收电路(由串联的电容C213、电阻R222组成)，在NMOS管FET203 漏极D和源极S间并联另一RC吸收电路(由串联的电阻R223、电容C226 组成)；

脉宽调制芯片U201引脚10通过电阻R253和发光二极管DS201正极-负极接到NMOS管FET203源极，第二组功放单元与第一组功放单元相同，数字功放PWM脉宽调制电路通过接口J1、接口J2、接口J3、接口J4、接口J5、接口J6与其它线路的接口J9、接口J10、接口J12、接口J7、接口11、接口 J8连接。

进一步，MCU控制单元的MCU控制芯片U16引脚38接到+5V电源+5V； MCU控制芯片U16引脚44接到电感L5后，再连接到主电源正电压检测(电源+85V)；MCU控制芯片U16引脚1接到电感L8后，再连接到输出负端电压检测；MCU控制芯片U16引脚3接到电感L9，连接到输出正端电压检测；MCU 控制芯片U16引脚5和引脚7连接到界面接口COM1，用于程序下载更新； MCU控制芯片U16引脚12通过电阻R178和发光二极管D81负极-正极后接到电源+5V；

控制芯片U16引脚18通过电感L3、二极管D4正极-负极、电阻R67后接到NPN三极管Q13基极B，控制芯片U16引脚19通过电感L4、二极管D5 正极-负极、电阻R68后接到NPN三极管Q13基极B；控制芯片U16引脚21 通过电阻R187、引脚23通过电阻R186接到二极管D76的正极，控制芯片 U16引脚22通过电阻R185、引脚24通过电阻R184接到二极管D75的正极，二极管D75和二极管D76的负极接到音频压缩电路的光耦U18引脚1；

控制芯片U16引脚30通过电阻R145接到NPN三极管Q22的基极，NPN 三极管Q22发射极接到发光二极管D82的正极，发光二极管D82负极接地， NPN三极管Q22的集电极通过电阻R146接电源+12V。

进一步，音频压缩电路的压缩芯片IC2引脚1通过电阻R161和电阻R165 接到光耦U18引脚3和开关管(双向晶闸管)D78引脚3，光耦U18引脚4经过电阻R159连接到电源+12V端，压缩芯片IC2引脚2通过电阻R166接到电源+12V端，压缩芯片IC2引脚3通过电阻R167接地，压缩芯片IC2引脚4通过电阻R169后接到运放U20A引脚2，压缩芯片IC2引脚5接到运放U20A引脚3，运放U20A引脚1(输出端)通过电阻R164接到比较器U19A引脚3和比较器U19B引脚6上。

进一步，在主电源桥式整流滤波电路主电源整流滤波后的正电压串联电阻，通过三极管Q15检测电阻上的压降，当电源的负载过高时，通过三极管Q15驱动三级管Q16提供信号给音频压缩电路，将输入的信号压缩，避免输出失真。

本实用新型的功放模组为双层板排布，数字功放PWM脉宽调制电路分布在上层电路板(PCB板)，其余线路排布在下层电路板上，布局合理，组装方式由两块PCB通过排针排座方式对插，统一锁附在U型散热片上，散热效果佳，音质保真效果好。

附图说明

图1所示为本实用新型的电路原理框图；

图2A所示为本发明反激式开关电源电路的电路图；

图2B所示为本发明软开关启动电路的电路图；

图2C所示为本发明电源控制电路的电路图；

图3所示为本实用新型PFC电路的电路图；

图4所示为本实用新型半桥开关电源电路的电路图；

图5所示为本实用新型数字功放PWM脉宽调制电路的第一组数字功放数字功放PWM功放单元的电路图；

图6所示为本实用新型数字功放PWM脉宽调制电路的电路图；

图7A所示为本实用新型MCU控制单元的电路图；

图7B所示为本实用新型MCU控制单元的检测电路的电路图；

图7C所示为本实用新型MCU控制单元的风扇连接电路的电路图；

图8所示为本实用新型音频压缩电路的电路图。

附图标记说明如下：

第一桥式整流滤波电路01，反激式开关电源电路02，电源控制电路03，软开关启动电路04，开关冲击电流保护电路05，第二桥式整流滤波电路06，PFC电路07，半桥开关电源电路08，变压器隔离输出电路09，辅助电源1整流滤波电路10，主电源桥式整流滤波电路11，辅助电源2整流滤波电路12， PWM驱动电源电路13，数字功放PWM脉宽调制电路14，LC滤波电路15，辅助电源3整流滤波电路16，±12V辅助电源电路17，+5V辅助电源电路18， MCU控制单元19，音频压缩电路20，温度检测电路21，辅助电源4整流滤波电路22，风扇电源输出电路23。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本实用新型的优点与精神，藉由以下结合附图与具体实施方式对本实用新型的详述得到进一步的了解。

本实用新型的功放模组为双层板排布，数字功放PWM脉宽调制电路24 (脉宽调制功放电路)分布在上层电路板，其它排布在下层电路板上。

本实用新型原理框图见附图1，本实用新型包含第一桥式整流滤波电路01，电源控制电路03、软开关启动电路04、PFC电路07、变压器隔离输出电路09、 MCU控制单元19、风扇电源输出电路23；

交流电输入到第一桥式整流滤波电路01，经过手动闭合软开关电路04启动反激式开关电源电路02，电源控制电路03得到电源后接通软开关启动电路 04的继电器，交流电通过开关冲击电流保护电路05，第二桥式整流滤波电路 06，PFC电路07升压，然后到达半桥开关电源电路08，经过变压器隔离输出电路09输出主电源和各个辅助电源，给功放PWM驱动供电，启动功放，弱信号经过音频压缩电路20，到达数字功放PWM脉宽调制电路14进行放大，通过LC滤波电路15输出，功率最高3000W/4欧姆，同时辅助电源为MCU控制单元19供电，检测线路中的温度来控制输入信号的压缩和风扇电源输出电路 23输出的电压。

进一步，交流电输入首先经过第一桥式整流滤波电路01，整流出来的直流进入到反激式开关电源电路02，输出电源经过整流滤波后为电源控制电路03、 PFC电路07、半桥开关电源电路08供电，电源控制电路03通电后控制软开关启动电路04，接通主电源线路。

交流电源(交流电输入)进来先经过第一桥式整流滤波电路01，到达反激式开关电源电路02，其驱动光耦IC1启动后，在变压器T3的次级整流滤波得到VCC-PRI电压，经过稳压得到+15V-PRI和+5VP的电压，+5VP的电压为电源控制电路03供电，其控制芯片获得电源后控制软开关启动电路04的继电器 RY1闭合，交流电通过继电器RY1到达开关冲击电流保护电路05、第二桥式整流滤波电路06、PFC电路07，然后到达半桥开关电源电路08，变压器隔离输出电路09升压，经过主电源桥式整流滤波电路11整流滤波后得到主电压和其辅助电源。

辅助电源1整流滤波电路10经过整流滤波后驱动三极管Q3和三极管Q12，随后继电器RY2线圈通电闭合，将开关冲击电流保护电路05上的电阻R3、电阻R4和热敏电阻PR1短路，减少损耗；

辅助电源2整流滤波电路12感应出来的电压是以主电源负压为基准，通过整流滤波后稳压得到+12V/-VCC的电压，输出到数字功放PWM脉宽调制电路 14使用；

辅助电源3整流滤波电路16经稳压后得到±12V电压，输出端分别连接 PWM驱动电源电路13、音频压缩电路20、+5V辅助电源电路18、温度检测电路21，±12V辅助电源电路17的+12V电压经+5V辅助电源电路18稳压后得到 +5V电源，输出连接MCU控制单元19；

辅助电源4整流滤波电路22输出的电压连接到风扇电源输出电路23的散热风扇，风扇转速由MCU控制单元19控制。

在一些实施例中，输入电源采用软开关设计，利用弱电流控制输入强电部分，在处理开机冲击电流时，电源启动正常后，通过继电器短路其冲击电流保护的组件，使在大功率工作时避免额外的无用功率损耗，电源驱动芯片供电使用反激式开关电源供电，在大功率工作时使电源驱动芯片稳定工作。

进一步，PFC电路07由PFC驱动芯片U8通过图腾柱方式驱动两个并联 NMOS管Q4、NMOS管Q5，PFC驱动芯片U8引脚3经过电阻R1、并联电阻R11～R18后接到NMOS管Q4、NMOS管Q5的源极S；PFC驱动芯片 U8引脚4经过电阻R64、电阻R63、电感L2后接到NMOS管Q4、NMOS管 Q5的漏极D；NMOS管Q4、NMOS管Q5的源极S接地，NMOS管Q4、NMOS 管Q5的漏极D通过二极管BD2正极-负极后接到电源正VCC；NMOS管Q4 的栅极G和源极S上并联电阻R21，NMOS管Q5的栅极G和源极S上并联电阻R22；

PFC驱动芯片U8引脚7通过电阻R10后接到反激式开关电源电路2中的 NPN三极管Q2发射极E，NPN三极管Q2集电极C接到+15V-PRI端(即PFC 驱动芯片U8引脚7通过电阻R10、NPN三极管Q2接到+15V-PRI端)，PFC 驱动芯片U8引脚8接到NPN三极管Q1基极B和PNP三极管Q14基极B； NPN三极管Q1发射极和PNP三极管Q14发射极连接，NPN三极管Q1发射极和PNP三极管Q14发射极通过驱动电阻R19后接到NMOS管Q4栅极G， NPN三极管Q1发射极和PNP三极管Q14发射极通过驱动电阻R20后接到 NMOS管Q5栅极G；PNP三极管Q14集电极接地，NPN三极管Q1集电极通过电阻R5后接到PFC驱动芯片U8引脚2，PNP三极管Q14集电极连接 PFC驱动芯片U8引脚1；

驱动电阻R19和驱动电阻R20分别并联有快速二极管D18和快速二极管 D19，快速二极管D18正极和快速二极管D19正极接到NMOS管Q4栅极G，在NMOS管Q4、NMOS管Q5的栅极G和源极S分别并联电阻R21和电阻 R22，在NMOS管Q4、NMOS管Q5的漏极D和源极S分别并联电容C16和电容C17，电阻R11～R18并联后连接到NMOS管Q4源极S和NMOS管Q5 源极S，电阻R11～R18并联充当NMOS管Q4和NMOS管Q5短路保护，NMOS 管Q4漏极D和NMOS管Q5漏极D连接快速二极管BD2正极，快速二极管 BD2负极接到电源正VCC，电阻R24和电容C20串联后并联在快速二极管BD2 上；NMOS管Q5源极S接地。

PFC电路07见附图3，PFC驱动芯片U8通电启动后，由PFC驱动芯片 U8引脚8输出，采用图腾柱方式推动PFC的NMOS管Q4、NMOS管Q5， NPN三极管Q1集电极经过电阻R188、发光二极管D56正极-负极后接地，电阻R188和发光二极管D56做指示作用；电阻R11～R18充当PFC的NMOS 管Q4、NMOS管Q5的短路保护，在其驱动电阻R19、R20上各并联了快速二极管D18和D19，在NMOS管Q4、NMOS管Q5的栅极和源极之间分别并联电阻R21、电阻R22，在NMOS管Q4、NMOS管Q5的漏极和源极之间并联电容C16、电容C17，在其整流的快速二极管BD2并联RC吸收电路(由电阻 R24和电容C20串联组成)。

进一步，半桥开关电源电路08采用图腾柱方式推动NMOS管，电源驱动芯片U7引脚2和引脚3连接到+15V-PRI，采用小功率开关电源供电，电源驱动芯片U7引脚14通过二极管D21负极-正极接到+15V-PRI，电源驱动芯片U7 引脚14通过并联的电容C52和电容C53后与电源驱动芯片U7引脚12连接，电源驱动芯片U7引脚13通过电阻R38与NPN三极管Q8基极和PNP三极管 Q7基极相连，电源驱动芯片U7引脚13通过电阻R43接到光耦U2引脚1，电源驱动芯片U7引脚11通过电阻R37接到NPN三极管Q9基极和PNP三极管 Q6基极，NPN三极管Q9基极和PNP三极管Q6基极通过电阻R44接到光耦 U3的引脚1，NPN三极管Q8和PNP三极管Q7的发射极相连，NPN三极管 Q8和PNP三极管Q7的发射极通过两个并联的驱动电阻R41和驱动电阻R42 后接到NMOS管Q10的栅极，快速二极管D22并联在驱动电阻R41和驱动电阻R42上，电阻R48并联在NMOS管Q10栅极和源极之间，快速二极管D27 和RC吸收电路(串联的电阻R54、电容C57组成)并联在NMOS管Q10漏极和源极之间。

进一步，在一些实施例中，半桥开关电源电路08见附图4，该电路有过温 /过压/过流保护，直流保护，采用温控开关实现热保护自动关机，功率限制，打嗝保护，降温自启动，Reset保护，上电复位，软件复位，其电源驱动芯片U7 引脚2和引脚3由反激式开关电源电路02电源供电，大功率输出时使电源驱动芯片U7供电稳定，电源驱动芯片U7引脚13、引脚11分别通过驱动电阻R38、驱动电阻R37驱动图腾柱来间接驱动NMOS管Q10和NMOS管Q11，NMOS 管驱动电阻R54、驱动电阻R55分别并联快速二极管D27和快速二极管D28， NMOS管Q10、NMOS管Q11的漏极和源极之间分别并联快速二极管D27和二极管D28，NMOS管Q10、NMOS管Q11的漏极和源极之间分别并联RC 吸收电路：R54-C57(电阻R54串联电容C57)和R55-C58(电阻R55串联电容C58)。

NMOS管Q10、NMOS管Q11的栅极和源极分别并联电阻R47和电阻 R48，电源驱动芯片U7引脚12为输出到变压器T2主绕组J3，并联的电阻R56 和电阻R57为电流检测电阻，电流检测电阻连接NMOS管Q11源极，电流检测电阻通过电阻R53、二极管D37正极-负极接到比较器U5A引脚3，比较器 U5A引脚1接到电源驱动芯片U7引脚10，实现过流保护；

主变压器T2主绕组J4流经高频变压器T1初级，在高频变压器T1次级整流滤波后通过二极管D39正极-负极接到比较器U5引脚3，实现过压保护；变压器T2次级绕组引脚8整流滤波后为继电器RY2供电，将开机冲击电流保护组件电阻R3、电阻R4、热敏电阻PR1短路，减少大功率时无用功率的损耗。

三极管Q7、三极管Q8基极通过电阻R43接到光耦U2引脚1，光耦U2 引脚2接到电源驱动芯片U7引脚12，用于检测电源驱动芯片U7高端驱动，输出结果由光耦U2引脚3经电阻R45接到电源控制芯片U15引脚8；三极管 Q6、三极管Q9基极通过电阻R44接到光耦U3引脚1，光耦U3引脚2接地，用于检测电源驱动芯片U7低端驱动，输出结果由光耦U3引脚3经电阻R46接到电源控制芯片U15引脚7，用来监控电源驱动芯片U7运行状态。

在一些实施例中，半桥开关电源电路08使用图腾柱驱动方式驱动电源 NMOS管，在驱动电阻上并联快速二极管，在NMOS管的漏极和源极上并联快速二极管和RC吸收电路，在NMOS管的栅极和源极并联电阻；

NPN三极管Q9发射极和PNP三极管Q6发射极相连，PN三极管Q9发射极和PNP三极管Q6发射极通过并联的驱动电阻R39和驱动电阻R40后接到NMOS管Q11栅极，快速二极管D23并联在驱动电阻R39和驱动电阻R40 上，电阻R47并联在NMOS管Q11的栅极和源极上，快速二极管D28和另一 RC吸收电路(串联的电阻R55、电容C58组成)并联在NMOS管Q11的漏极和源极上，电源驱动芯片U7引脚8、引脚9接地；

变压器T2主绕组J4端接到高频变压器T1引脚4，高频变压器T1引脚2 通过两个并联的电容C61和电容C62后回到主电压的中心点(CEN)，高频变压器T1次级通过桥式整流后的电压接到比较器U5A引脚3上，比较器U5A引脚1接到电源驱动芯片U7引脚10上。

进一步，数字功放PWM脉宽调制电路14包含两组PWM功放单元，第一组功放单元上设有过温保护电路，电源+5V-D经电阻R448、热敏电阻PR400 接地，使用MCU控制单元19的单片机U16引脚40和引脚42检测热敏电阻 PR400的压降，其热敏电阻PR400位于功放NMOS管旁，数字功放PWM脉宽调制电路14分布在上层电路板，其余电路排布在下层电路板上，整个电路组装到U型散热片上，在具备良好的散热条件的同时也便于组装和维修；

数字功放PWM脉宽调制电路14参见附图5和附图6，第一组功放单元的脉宽调制芯片U201引脚15经过电阻R218后连接正主电源J1接口，脉宽调制芯片U201引脚9连接负主电源J2接口，脉宽调制芯片U201引脚14经电阻R220连接NMOS管FET202的栅极G，脉宽调制芯片U201引脚13连接 NMOS管FET202源极S和NMOS管FET203漏极D，脉宽调制芯片U201 引脚13输出功放信号，NMOS管FET202漏极连接正主电源J1接口，脉宽调制芯片U201引脚16串联电阻R504、二极管D206正极-负极后连接NMOS管 FET202漏极D，电阻R216并联在脉宽调制芯片U201引脚16和引脚13上，电阻R215一端接到二极管D206正极，电阻R215另一端接到脉宽调制芯片 U201引脚15，在NMOS管FET202漏极D和源极S间并联一RC吸收电路(由串联的电容C213、电阻R222组成)，在NMOS管FET203漏极D和源极S 间并联另一RC吸收电路(由串联的电阻R223、电容C226组成)；

脉宽调制芯片U201引脚10通过电阻R253和发光二极管DS201正极-负极接到NMOS管FET203源极，第二组功放单元与第一组功放单元相同，信号输入时，第二组的信号为第一组的反相，在输出部分经LC滤波后桥接输出，功率最高3000W/4奥姆。

数字功放PWM脉宽调制电路14通过接口J1、接口J2、接口J3、接口J4、接口J5、接口J6与其它线路的接口J9、接口J10、接口J12、接口J7、接口 11、接口J8连接。

进一步，MCU控制单元19电路见图7，MCU控制单元19的MCU控制芯片U16引脚38接到+5V电源+5V；MCU控制芯片U16引脚44接到电感L5 后，再连接到主电源正电压检测(电源+85V)；MCU控制芯片U16引脚1接到电感L8后，再连接到输出负端电压检测；MCU控制芯片U16引脚3接到电感L9，连接到输出正端电压检测；MCU控制芯片U16引脚5和引脚7连接到界面接口COM1，用于程序下载更新；MCU控制芯片U16引脚12通过电阻 R178和发光二极管D81负极-正极后接到电源+5V；

控制芯片U16引脚18通过电感L3、二极管D4正极-负极、电阻R67后接到NPN三极管Q13基极B，控制芯片U16引脚19通过电感L4、二极管D5 正极-负极、电阻R68后接到NPN三极管Q13基极B，用于风扇加速电路；控制芯片U16引脚21通过电阻R187、引脚23通过电阻R186接到二极管D76 的正极，控制芯片U16引脚22通过电阻R185、引脚24通过电阻R184接到二极管D75的正极，二极管D75和二极管D76的负极接到音频压缩电路20的光耦U18引脚1；用于控制输入信号压缩。

控制芯片U16引脚30通过电阻R145接到NPN三极管Q22的基极，NPN 三极管Q22发射极接到发光二极管D82的正极，发光二极管D82负极接地， NPN三极管Q22的集电极通过电阻R146接电源+12V。

进一步，音频压缩电路20的压缩芯片IC2引脚1通过电阻R161和电阻 R165接到光耦U18引脚3和开关管(双向晶闸管)D78引脚3，光耦U18引脚4经过电阻R159连接到电源+12V端，压缩芯片IC2引脚2通过电阻R166 接到电源+12V端，压缩芯片IC2引脚3通过电阻R167接地，压缩芯片IC2引脚4通过电阻R169后接到运放U20A引脚2，压缩芯片IC2引脚5接到运放U20A引脚3，运放U20A引脚1(输出端)通过电阻R164接到比较器U19A 引脚3和比较器U19B引脚6上。

控制芯片U16芯片引脚31、引脚34通过分别二极管D45和二极管D44 接电阻到三极管Q20的基极，用于控制PWM芯片关机，控制芯片U16引脚 32、引脚35通过电阻接到比较器U13的引脚1，用于检测PWM芯片状态。

进一步，在主电源桥式整流滤波电路11主电源整流滤波后的正电压串联电阻，通过三极管Q15检测电阻上的压降，当电源的负载过高时，通过三极管 Q15驱动三级管Q16提供信号给音频压缩电路20，将输入的信号压缩，避免输出失真。

电源启动方式见附图2A、附图2B、附图2C，交流电输入到达接插口J16 引脚1和引脚3，通过排线座连线到达接插口J15，到达保险丝F1和热敏电阻 PR2后，进入第一桥式整流滤波电路01的桥堆整流滤波桥BD1，其中D20为气体放电管。当使用在110VAC电压段的时候，接入电源为220VAC时，气体放电管D20会动作拉断保险丝F1，起到保护作用；当插接口CN3连接的开关闭合时，反激式开关电源电路02启动，在变压器T3的次级端通过整流滤波稳压后得到VCC-PRI、+15V-PRI和+5VP三个电压，变压器T3次级绕组经二极管D42正极-负极、电容C102后接地，变压器T3次级绕组经二极管D42正极 -负极、电容C102整流滤波，变压器T3次级绕组经过二极管D42正极-负极、电阻R88和发光二极管D53正极-负极后接地，发光二极管D53起到指示作用；

二极管D42负极接到稳压管D54负极，稳压管D54正极通过电阻R89接到光耦IC1引脚1，光耦IC1引脚5与二极管D41负极连接，二极管D41正极连接变压器T3引脚4，光耦IC1引脚4与反激式开关电源驱动芯片U10引脚4 连接，用作于反馈，其中+5VP电压为电源控制电路03的电源控制芯片U15供电，随后电源控制芯片U15引脚5通过三极管Q18，控制软开关启动电路04 的继电器RY1的闭合，交流电通过继电器RY1后到达开关冲击电流保护电路 05的电阻R3、电阻R4和热敏电阻PR1，到达第二桥式整流滤波电路06。

音频压缩电路20电路见图8，压缩芯片IC2引脚1通过电阻R161、电阻 R165后分别连接光耦U18引脚3、开关管(双向晶闸管)D78引脚3，光耦 U18引脚4连接电阻R159到电源+12V，压缩芯片IC2引脚2通过电阻R166 接到电源+12V，压缩芯片IC2引脚3通过电阻R167接地，压缩芯片IC2引脚4通过电阻R169接到运放U20A引脚2，压缩芯片IC2引脚5接到运放U20A引脚3，运放U20A引脚1输出通过电阻R164接到比较器U19A引脚3和比较器U19B引脚6上，当主电源负载过重时，通过三极管Q15驱动三极管Q16，将光耦U18导通起到压缩作用，当MCU检测功放温度过高时，通过MCU控制芯片U16引脚21～24控制输入端的音频压缩电路20。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种大功率6000W数字功放的电源功放模组，包含：软开关启动电路(04)，其特征在于，所述软开关启动电路(04)输入端连接AC交流输入，通过开关冲击电流保护电路(05)、第二桥式整流滤波电路(06)、PFC电路(07)后到达半桥开关电源电路(08)，半桥开关电源电路(08)经过变压器隔离输出电路(09)后连接辅助电源1整流滤波电路(10)、主电源桥式整流滤波电路(11)、辅助电源2整流滤波电路(12)、辅助电源3整流滤波电路(16)、辅助电源4整流滤波电路(22)；

辅助电源2整流滤波电路(12)经过PWM驱动电源电路(13)、数字功放PWM脉宽调制电路(14)、LC滤波电路(15)后电路通道输出3000W/4欧姆；

辅助电源3整流滤波电路(16)经过±12V辅助电源电路(17)、+5V辅助电源电路(18)后接到MCU控制单元(19)；辅助电源4整流滤波电路(22)经过风扇电源输出电路(23)后接到MCU控制单元(19)；MCU控制单元(19)连接音频压缩电路(20)、温度检测电路(21)，音频压缩电路(20)输入端连接信号输入，音频压缩电路(20)输出端连接数字功放PWM脉宽调制电路(14)；

辅助电源2整流滤波电路(12)经过主电源桥式整流滤波电路(11)后连接数字功放PWM脉宽调制电路(14)；

MCU控制单元(19)连接风扇电源输出电路(23)。

2.根据权利要求1所述的一种大功率6000W数字功放的电源功放模组，其特征在于，所述AC交流输入连接第一桥式整流滤波电路(01)输入端，第一桥式整流滤波电路(01)输出端经过反激式开关电源电路(02)连接电源控制电路(03)、软开关启动电路(04)、半桥开关电源电路(08)，电源控制电路(03)连接软开关启动电路(04)；

反激式开关电源电路(02)连接软开关启动电路(04)，交流电输入首先经过第一桥式整流滤波电路(01)，整流出来的直流进入到反激式开关电源电路(02)，输出电源经过整流滤波后供电给电源控制电路(03)、PFC电路(07)、半桥开关电源电路(08)，电源控制电路(03)通电后连通软开关启动电路(04)，接通主电源桥式整流滤波电路(11)。

3.根据权利要求1所述的一种大功率6000W数字功放的电源功放模组，其特征在于，所述PFC电路(07)由PFC驱动芯片U8通过图腾柱方式驱动两个并联NMOS管Q4、NMOS管Q5，PFC驱动芯片U8引脚3经过电阻R1、并联电阻R11～R18后接到NMOS管Q4、NMOS管Q5的源极S；PFC驱动芯片U8引脚4经过电阻R64、电阻R63、电感L2后接到NMOS管Q4、NMOS管Q5的漏极D；

PFC驱动芯片U8引脚7通过电阻R10后接到反激式开关电源电路(02)中的NPN三极管Q2发射极E，NPN三极管Q2集电极C接到+15V-PRI端，PFC驱动芯片U8引脚8接到NPN三极管Q1基极B和PNP三极管Q14基极B；NPN三极管Q1发射极和PNP三极管Q14发射极连接，NPN三极管Q1发射极和PNP三极管Q14发射极通过驱动电阻R19后接到NMOS管Q4栅极G，NPN三极管Q1发射极和PNP三极管Q14发射极通过驱动电阻R20后接到NMOS管Q5栅极G；PNP三极管Q14集电极接地，NPN三极管Q1集电极通过电阻R5后接到PFC驱动芯片U8引脚2，PNP三极管Q14集电极连接PFC驱动芯片U8引脚1。

4.根据权利要求3所述的一种大功率6000W数字功放的电源功放模组，其特征在于，所述驱动电阻R19和驱动电阻R20分别并联有快速二极管D18和快速二极管D19，快速二极管D18正极接到NMOS管Q4栅极G，快速二极管D19正极接到NMOS管Q5栅极G；在NMOS管Q4、NMOS管Q5的栅极G和源极S上分别并联电阻R21和电阻R22，在NMOS管Q4、NMOS管Q5的漏极D和源极S上分别并联电容C16和电容C17，电阻R11～R18并联后连接到NMOS管Q4源极S和NMOS管Q5源极S，电阻R11～R18并联充当NMOS管Q4和NMOS管Q5短路保护，NMOS管Q4漏极D和NMOS管Q5漏极D连接快速二极管BD2正极，快速二极管BD2负极接到电源正VCC，电阻R24和电容C20串联后并联在快速二极管BD2上；NMOS管Q5源极S接地。

5.根据权利要求1所述的一种大功率6000W数字功放的电源功放模组，其特征在于，所述半桥开关电源电路(08)采用图腾柱方式推动NMOS管，电源驱动芯片U7引脚2和引脚3连接到+15V-PRI，采用小功率开关电源供电，电源驱动芯片U7引脚14通过二极管D21负极-正极接到+15V-PRI，电源驱动芯片U7引脚14通过并联的电容C52和电容C53后与电源驱动芯片U7引脚12连接，电源驱动芯片U7引脚13通过电阻R38与NPN三极管Q8基极和PNP三极管Q7基极相连，电源驱动芯片U7引脚13通过电阻R43接到光耦U2引脚1，电源驱动芯片U7引脚11通过电阻R37接到NPN三极管Q9基极和PNP三极管Q6基极，NPN三极管Q9基极和PNP三极管Q6基极通过电阻R44接到光耦U3的引脚1，NPN三极管Q8和PNP三极管Q7的发射极相连，NPN三极管Q8和PNP三极管Q7的发射极通过两个并联的驱动电阻R41和驱动电阻R42后接到NMOS管Q10的栅极，快速二极管D22并联在驱动电阻R41和驱动电阻R42上，电阻R48并联在NMOS管Q10栅极和源极之间，快速二极管D27和RC吸收电路并联在NMOS管Q10漏极和源极之间。

6.根据权利要求5所述的一种大功率6000W数字功放的电源功放模组，其特征在于，所述NPN三极管Q9发射极和PNP三极管Q6发射极相连，PN三极管Q9发射极和PNP三极管Q6发射极通过并联的驱动电阻R39和驱动电阻R40后接到NMOS管Q11栅极，快速二极管D23并联在驱动电阻R39和驱动电阻R40上，电阻R47并联在NMOS管Q11的栅极和源极上，快速二极管D28和另一RC吸收电路并联在NMOS管Q11的漏极和源极上，电源驱动芯片U7引脚8、引脚9接地；

变压器T2主绕组J4端接到高频变压器T1引脚4，高频变压器T1引脚2通过两个并联的电容C61和电容C62后回到主电压的中心点，高频变压器T1次级通过桥式整流后的电压接到比较器U5A引脚3上，比较器U5A引脚1接到电源驱动芯片U7引脚10上。

7.根据权利要求1所述的一种大功率6000W数字功放的电源功放模组，其特征在于，所述数字功放PWM脉宽调制电路(14)包含两组PWM功放单元，第一组功放单元上设有过温保护电路，电源+5V-D经电阻R448、热敏电阻PR400接地，使用MCU控制单元(19)的单片机U16引脚40和引脚42检测热敏电阻PR400的压降，其热敏电阻PR400位于功放NMOS管旁；

第一组功放单元的脉宽调制芯片U201引脚15经过电阻R218后连接正主电源J1接口，脉宽调制芯片U201引脚9连接负主电源J2接口，脉宽调制芯片U201引脚14经电阻R220连接NMOS管FET202的栅极G，脉宽调制芯片U201引脚13连接NMOS管FET202源极S和NMOS管FET203漏极D，脉宽调制芯片U201引脚13输出功放信号，NMOS管FET202漏极连接正主电源J1接口，脉宽调制芯片U201引脚16串联电阻R504、二极管D206正极-负极后连接NMOS管FET202漏极D，电阻R216并联在脉宽调制芯片U201引脚16和引脚13上，电阻R215一端接到二极管D206正极，电阻R215另一端接到脉宽调制芯片U201引脚15，在NMOS管FET202漏极D和源极S间并联RC吸收电路，在NMOS管FET203漏极D和源极S间并联另一RC吸收电路；

脉宽调制芯片U201引脚10通过电阻R253和发光二极管DS201正极-负极接到NMOS管FET203源极，第二组功放单元与第一组功放单元相同，数字功放PWM脉宽调制电路(14)通过接口J1、接口J2、接口J3、接口J4、接口J5、接口J6与其它线路的接口J9、接口J10、接口J12、接口J7、接口11、接口J8连接。

8.根据权利要求1所述的大功率6000W数字功放的电源功放模组，其特征在于，所述MCU控制单元(19)的MCU控制芯片U16引脚38接到+5V电源+5V；MCU控制芯片U16引脚44接到电感L5后，再连接到主电源正电压检测；MCU控制芯片U16引脚1接到电感L8后，再连接到输出负端电压检测；MCU控制芯片U16引脚3接到电感L9，连接到输出正端电压检测；MCU控制芯片U16引脚5和引脚7连接到界面接口COM1，用于程序下载更新；MCU控制芯片U16引脚12通过电阻R178和发光二极管D81负极-正极后接到电源+5V；

控制芯片U16引脚18通过电感L3、二极管D4正极-负极、电阻R67后接到NPN三极管Q13基极B，控制芯片U16引脚19通过电感L4、二极管D5正极-负极、电阻R68后接到NPN三极管Q13基极B；控制芯片U16引脚21通过电阻R187、引脚23通过电阻R186接到二极管D76的正极，控制芯片U16引脚22通过电阻R185、引脚24通过电阻R184接到二极管D75的正极，二极管D75和二极管D76的负极接到音频压缩电路(20)的光耦U18引脚1；

控制芯片U16引脚30通过电阻R145接到NPN三极管Q22的基极，NPN三极管Q22发射极接到发光二极管D82的正极，发光二极管D82负极接地，NPN三极管Q22的集电极通过电阻R146接电源+12V。

9.根据权利要求1所述的一种大功率6000W数字功放的电源功放模组，其特征在于，所述音频压缩电路(20)的压缩芯片IC2引脚1通过电阻R161和电阻R165接到光耦U18引脚3和开关管D78引脚3，光耦U18引脚4经过电阻R159连接到电源+12V端，压缩芯片IC2引脚2通过电阻R166接到电源+12V端，压缩芯片IC2引脚3通过电阻R167接地，压缩芯片IC2引脚4通过电阻R169后接到运放U20A引脚2，压缩芯片IC2引脚5接到运放U20A引脚3，运放U20A引脚1通过电阻R164接到比较器U19A引脚3和比较器U19B引脚6上。

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