【摘 要】
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本文的课题取自于某公司的输出功率为1k W防空警报装置,经测试,该公司产品在使用过程中出现的谐波成分过多,并且装置运行过程中温度过高,本文的研究主要为了解决上述问题。技术理论研究以1k W防空警报器为背景,详细介绍了警报装置的构成部分与工作原理,设计并实现了一种不同于传统警报器原理的输出功率为1k W的防空警报器。传统警报装置需要调制电路将音频与三角波相比较产生PWM来驱动下一级D类功率放大电路,
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本文的课题取自于某公司的输出功率为1k W防空警报装置,经测试,该公司产品在使用过程中出现的谐波成分过多,并且装置运行过程中温度过高,本文的研究主要为了解决上述问题。技术理论研究以1k W防空警报器为背景,详细介绍了警报装置的构成部分与工作原理,设计并实现了一种不同于传统警报器原理的输出功率为1k W的防空警报器。传统警报装置需要调制电路将音频与三角波相比较产生PWM来驱动下一级D类功率放大电路,经过观察,传统调制方法输出的PWM误差偏大,最终造成输出过多谐波,影响音频的质量与内容,虽说音频的质量与内容相对于报警类装置来说可能并不是很重要,但是论文提出的改善输出音频质量的方法也同样用于舞台音响、村村通广播等装置中。本文中调制器部分的功能将由STM32来实现,将存储有音频的SD卡插入STM32单片机,由单片机对SD卡内音频解码并经过一系列算法输出PWM来驱动下一级电路,单片机内部由于内部时钟的存在,因此可以保证输出PWM的准确性。在功率放大电路部分的功率管选择上以SiC MOSFET来替代Si MOSFET,因为SiC材料MOSFET具有更高开关速度,能够减少系统的失真,电路采用了全桥型驱动电路来驱动功率管,能保证D类功率放大电路的灵敏性,最后设计合理的LC滤波电路作为低通滤波器来还原音频波形,装置整体达到了功率放大的目的。本文完成了程序设计、MATLAB/Simulink建模与整体电路仿真、原理图设计与PCB制作等部分,具体研究内容如下:（1）调制器设计:对STM32单片机进行选型,确定调制器部分的主体,用Keil软件编程工具在单片机程序中体现出所需的算法,最后配置STM32单片机能够发出准确的PWM。（2）SiC MOSFET建模:为了减少谐波的产生,将由开关频率更高的SiC MOSFET来替代Si MOSFET,并且还可以减少D类功率放大电路运行过程中的损耗,对SiC MOSFET的建模由MATLAB软件中的Simulink工具来完成,设计出的模型与厂家给出的特性曲线相比较,来确认设计模型是否合理。（3）Simulink仿真系统电路:以SiC材料MOSFET作为开关管设计出功放电路,最终通过对比原波形与输出波形,来确认电路设计的是否能达到本文的设计要求。（4）实物制作及测试:利用Altium designer软件对硬件电路进行原理图的设计,在其中生成PCB,焊接完成后上电完成最终测试。
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