中北大学。
电力电子技术综合实验。
设计说明书。
学生姓名学号。
系别。专业。
题目： 开关功率放大驱动电路设计
指导教师职称。
2023年1月05日。
中北大学信息商务学院。
电力电子技术综合实验。
设计任务书。
13/14 学年第一学期。
系别。专业。
学生姓名学号。
课程设计题目： 开关功率放大驱动电路设计
起迄日期：2023年12月30日～2014月01月05日。
课程设计地点中北大学。
指导教师。下达任务书日期： 2023年12 月 30 日。
目录。摘要。
1.设计的任务与要求。
1.1设计任务。
1.2设计要求。
2.方案论证与电路设计。
3.运算放大器的介绍。
4.计算元器件参数。
5.系统电原理图。
6.总结。7.参考文献。
摘要：本系统是基于d类功率放大器的基本原理实现的开关功率放大器。使用音频agc硬件电路实现话音信号的增益可控，调制器采用最基本的比较器，其中载波为200khz三角波，即pwm调制；随后经过驱动电路，驱动h桥输出，随后经lc无源滤波接上负载。
开关型功率放大器因其损耗小、效率高、通频带宽等优点，广泛取代了早期低效率的线性功放，成为目前功率放大器研究的重点。 以增强信号直流、连续波或脉冲波功率为主要目的的放大电路。常作为多级放大器的末级，向负载提供所需功率。
这种负载可以是扬声器、电动机、电热器、发送天线等。功率放大器的重要指标是功率增益、失真度和效率。效率是指放大器的有用输出信号功率与所消耗的直流电源功率之比。
它直接反映器件热损耗的大小，因而是表征放大器最大输出功率和尺寸的限制因素。现代功率放大器所用的有源器件主要是晶体管（双极型晶体管或场效应晶体管），少数场合下(如高频或微波大功率发射机的末级)也用真空管。前者的最大输出功率在较低频段已能达到数十千瓦，后者可达兆瓦级。
常用的功率放大器多属中、小功率范围，使用晶体管作有源器件时效率较高、成本低、可靠性好。集成功率放大电路的最大输出功率已达数百瓦。
正文：1.设计的任务与要求
1.1设计任务：通过完成开关信号功率放大及驱动电路设计掌握数字逻辑电路应用、功率元件选择及电路参数计算。
1.2设计要求：
输入信号频率：1000hz～3000hz
输入信号幅度：0-5v
输入信号功率：100mw
放大器功率： 100w
负载： 纯电阻。
2.方案论证与电路设计。
采用电压型间接交流变流电路。其中整流部分采用单相桥式全控整流电路，逆变部分采用单相桥式pwm逆变电路，滤波部分为lc滤波，负载为阻感性。其中控制部分采用双极性pwm波控制触发，从而控制负载电流和电压。
由于逆变部分采用电压型逆变电路，所以当选用电阻性负载时其电流大致呈正弦波，电压呈矩形波。
电路原理图如下所示：
3.运算放大器的介绍。
运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数**算，故得名“运算放大器”。
运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。
运放如图有两个输入端a（反相输入端），b（同相输入端）和一个输出端o。也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端。当电压u-加在a端和公共端（公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参考结点。
）之间，且其实际方向从a 端高于公共端时，输出电压u实际方向则自公共端指向o端，即两者的方向正好相反。当输入电压u+加在b端和公共端之间，u与u+两者的实际方向相对公共端恰好相同。为了区别起见，a端和b 端分别用"-"和"+"号标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。
电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。反转放大器和非反转放大器如下图：
运算放大器。
运算放大器。
一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。
对于双电源供电运放，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放，输出在电源与地之间的某一范围变化。
运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨（rail-to-rail）输入运算放大器。
运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比，在音频段有：输出电压=a0（e1-e2），其中，a0 是运放的低频开环增益（如 100db，即 100000 倍），e1 是同相端的输入信号电压，e2 是反相端的输入信号电压。
四．计算元器件参数。
1. 主电路参数设计。
由已知条件可得负载端的电流，i=p/u=100/100=1a,电阻r=u/i=100/1=100ω。电压计算：对电压波形进行定量分析，把幅值为的矩形波展开成傅立叶级数得。
其中基波的幅值和基波有效值分别为，。由。所以。
因为。所以。
由此确定变压器的变比为1.54
2. 滤波时电感l=10mh,电容c=1mf。
3. 并联的电容c=10mf。
五。系统电路原理图。
六．总结。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。
果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。
七．参考文献。
郑琼林， 耿文学，《电力电子电路精选： 常用元器件实用电路计实例》，电子工业出版社；
苏文平，《新型电子电路应用实例精选》，北京航空航天大学出版社；
徐德鸿沈旭杨成林周邓燕译，《开关电源设计指南》，机械工业出版社。
付家才，《应用电子工程实践技术》，化学工业出版社。
朱兆优等，《电子电路设计技术》，国防工业出版社。
王兆安，《电力电子技术》，机械工业出版社；
陈国呈译，《电力电子电路》，日本电气学会编，科学出版社；
岳庆来，《变频器、可编程序控制器及触摸屏综合应用技术》，机械工业出版社；
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