迷你低电压BTL功放DIY——功率3W，待机电流仅01微安
随着各种便携式数码产品的普及，对功放IC的要求也越来越高。像以前常用的LM386、TDA2822M这类功放IC的外围电路较复杂，在低电压下输出功率小，并且待机耗电也较大。本文介绍一款用迷你音响里常用的低电压BTL功放IC制作的迷你BTL功放电路，其工作电压范围为2～6V，并且电路简洁，输出功率大（在电源电压为5V，RL为4Ω时，输出功率可达2.5W）。该功放电路还带有关断控制端，可以输入一个TTL信号来控制整个功放电路的工作与否，处于关闭状态时，整个功放电路的待机电流仅有0.1μA。
▲ 迷你低电压BTL功放电路原理图。
电路如上图所示。LM4871 是美国NSC公司生产的一款适用于各种便携式数码产品的低电压BTL功放IC，其工作电压范围为2～6V，静态电流为6.5mA（典型值），若处于关闭状态时，整个IC的工作电流仅有0.1μA。
▲ LM4871的内部电路框图。
LM4871功放电路的闭环放大倍数可由④、⑤脚外接的电阻R1和R2调整。减小电阻R1的阻值，或增大电阻R2的阻值，皆可提高电路的闭环放大倍数。由于该功放电路的输入电阻就是R1的阻值，故R1不宜取值过小。想提高电路的放大倍数，一般通过增大R2的阻值来实现。 本电路的最低工作频率由C1和R1决定，增大C1的容量，可以使电路的低音更丰富。一般C1的大小视前级信号源而定。
LM4871引脚功能介绍
▲ LM4871的引脚功能。
LM4871的①脚为关断控制端，该端为高电平时，LM4871处于关断状态，此时整个电路不工作，处于微功耗待机状态。正常工作时，①脚应接低电平。 LM4871的关断控制功能很实用，譬如用于热释电红外报警器的功放电路，平时前级检测电路输出一个高电平信号加至LM4871的①脚，使其处于关断状态，这样可以减小静态耗电。若需要发出报警声时，只要输出一个低电平信号，即可使LM4871工作。假设采用TDA2822M作为功放电路，想关断该IC来降低静态耗电，需要添加电子开关才能实现。
LM4871的②脚为电压基准端，该端一般通过一个1μF的电容接地；③、④脚分别为同相输入端和反相输入端；⑤、⑧脚为BTL输出端；⑥脚为电源正端；⑦脚为电源负端。
▲ SOP-8封装的LM4871的外形。
LM4871的封装一般有两种，即DIP-8封装和SOP-8封装。一般SOP-8封装的更常见一些。
▲ LM4871的主要电参数。
从上图可见，LM4871在电源电压为5V时，若RL为3Ω时，输出功率为3W；RL为4Ω时，输出功率为2.5W；RL为8Ω时，输出功率为1.2W。
制作时，电容C1～C3可以选用独石电容或瓷片电容，C4选用470μF/10V的铝电解电容。若不需要使用LM4871的关断控制端，开关K亦可以省略，而将LM4871的①脚直接接地。上述的LM4871构成的BTL功放电路可以直接使用一节18650锂电池作电源，将锂电池及整个电路装在音箱里，这样便可以作为迷你有源音箱使用。
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详解BTL功率放大电路
BTL功率放大电路又称为“桥接推挽功率放大器”。它的主要特点是能在电源电压比较低的情况下输出较大的负载功率。而在相同的电压和负载条件下，它的实际输出功率为OTL及OCL的2～3倍，由于电路输出端与负载间无电容连接，所以它的频率响应好，保真度高，是一些优质的功率放大器的首选电路。
BTL基本功率放大电路
(1)电路结构
BTL电路由两组对称的OTL或OCL电路组成，扬声器接在两组OTL或OCL电路输出端之间，即扬声器两端都不接地，如图10-14所示电路为由两组OTL电路组成的BTL功放电路。 u I 和- u I 为两个大小相等、方向相反的输入信号。VT 1 、VT 2 是一组OTL电路输出级，VT 3 、VT 4 是另一组OTL电路输出级，由于O、P两输出端的直流电压相等( U O = U P = U CC /2)，所以未设隔直电容。
图10-14 BTL基本功率放大电路
(2)工作原理
当输入信号 u I 为正半周而- u I 为负半周时，VT 2 、VT 3 反偏截止，VT 1 、VT 4 正偏导通且电流方向相同，输出信号的电流通路如图中带箭头的实线所示;当输入信号 u I 为负半周而- u I 为正半周时，VT 1 、VT 4 反偏截止，VT 2 、VT 3 正偏导通且电流方向相同，此时输出信号的电流通路如图中虚线所示。
可见，BTL电路的工作原理与OCL、OTL电路有所不同，BTL电路每半周都有两个管子一推一挽地工作。
(3)电路特点及应用
①BTL电路可采用单电源，由两组对称的OTL组成，也可采用双电源，由两组对称的OCL组成。
②扬声器接在两组OTL或OCL电路输出端之间，即扬声器两端都不接地，也不与供电端相连。由于两输出端的直流电压相等( U O = U P = U CC /2)，所以无需隔直电容。
③与OTL、OCL相比，在相同电源电压、相同负载情况下，输出功率可增大四倍。
④该电路适用于一些低压供电、输出功率较大的电器上。
集成BTL功率放大电路
有时候也采用两个集成电路构成BTL功率放大电路来提高输出功率。两个集成电路构成的BTL功率放大电路的输出功率在理论上可以比单路输出提高4倍，实际上通常为2～3倍。
图10-15所示为用两个TDA2003集成功率放大电路组成的BTL功率放大电路。
图10-15
图10-15 由两块TDA2003集成功率放大电路组成的BTL功率放大电路
在图10-15中，集成功率放大电路TDA2003的1脚为同相输入端，2脚为反相输入端，3脚为电源负极输入端，4脚为输出端，5脚为电源正极输入端。
输入音频信号由电位器 R P1 调整其大小后，经电容器 C 1 耦合从集成功率放大电路IC1的1脚同相输入，经过放大后从IC1的4脚输出端输出。从IC1的4脚输出的信号一路供给负载扬声器B，另一路又通过电阻 R 3 、 R 4 分压后由电阻 R 6 和电容器 C 6 引至集成功率放大电路IC2的2脚反相输入端。这个信号经IC2放大后，在IC2的4脚输出一个与IC1的4脚输出大小相等但相位相反的信号，这两个信号叠加起来，则在扬声器B上获得了正弦波峰值电压为直流电源2倍的音频信号电压。这样就实现了低电源电压输出较大功率的目的。适当调整( C 2 + C 3 )与电容器 C 6 的比值，可使BTL功率放大器工作于最佳状态。
在图10-15中，电阻 R 2 和电容器 C 5 组成高频调整响应电路;电阻 R 1 和电容器 C 4 组成高频补偿网络，以补偿扬声器的音圈电感所产生的附加相移;电容器 C 7 为通交流隔直流电容;电容器 C 8 为电源的高频滤波电容;电容器 C 9 、 C 10 为电源滤波电容。
值得一提的是，由各种集成功率放大电路组成的BTL功率放大电路基本上都是按照该模式的形式组成的。
BTL功率放大器输出电路特征
(1)分立元件BTL功率放大器输出电路特征
图10-16(a)所示为分立元件BTL功率放大器输出电路。这一输出电路的特征是：它有两个输出端，晶体管VT 1 和VT 2 发射极是一个输出端，VT 3 和VT 4 发射极是另一个输出端。两个输出端分别与扬声器的两个引脚相连。
图10-16 BTL功率放大器输出电路特征
(2)集成BTL功率放大器输出电路特征
图10-16(b)所示为集成BTL功率放大器输出电路。它有两种电路结构，一种是用OTL电路构成BTL电路，另一种是用OCL电路构成BTL电路。这一输出电路的特征是：扬声器直接接在两个信号输出端之间，没有耦合元件，在实用电路中扬声器回路也要接入扬声器保护电路。
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