為AB類放大器改用D類放大器而擔(dān)憂?其實(shí)不必如此
發(fā)布時間:2019-12-17 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】你是否曾想過做一件很有意義的大事卻又擔(dān)心它很難做到?然后,當(dāng)你最終鼓起勇氣去做了之后,再回過頭來看,你會驚訝地發(fā)現(xiàn)這件事其實(shí)很容易。
我最近在與汽車音頻設(shè)計(jì)工程師討論汽車收音機(jī)解決方案不采用傳統(tǒng)的AB類放大器而改用D類放大器時,他們也是有這樣的擔(dān)憂?,F(xiàn)在我們來談?wù)勎易畛B牭降膬蓚€主要問題:對印刷電路板(PCB)尺寸的影響和潛在的電磁干擾(EMI)問題。
問題1:D類放大器會占用更多的PCB空間
常規(guī)的D類音頻放大器采用約400 kHz的開關(guān)頻率,需要使用8.2-µH或10-µH的電感器才能獲得理想的音頻效果。
而TI的TPA6304-Q1D類放大器采用2.1-MHz開關(guān)頻率。紋波電流的減少意味著可以使用更小更輕的3.3-µH電感器,如圖1所示。
圖1:電感器尺寸與開關(guān)頻率比較
TPA6304-Q1采用TI最新的混合信號制造技術(shù),當(dāng)與3.3-μH電感器一起使用時,整個4通道放大器解決方案(包括所有必需的無源元件)的總尺寸會縮小到272 mm2,如圖2所示。
圖2:TPA6304-Q1 4通道D類放大器
就這一點(diǎn)而言,圖3所示的整個TPA6304-Q1解決方案比傳統(tǒng)的AB類放大器更小。
圖3:TPA6304-Q1 D類放大器解決方案與AB類放大器的尺寸比較
問題2:D類放大器會引起電磁兼容性(EMC)問題
從本質(zhì)上來說,D類音頻放大器會在每個時鐘周期內(nèi)打開和關(guān)閉其輸出,而AB類放大器則不會打開和關(guān)閉。但這并不意味著D類放大器會引起無法解決的電磁兼容性(EMC)問題。
我想特別回顧一下TPA6304-Q1放大器設(shè)計(jì)緩解EMC問題的幾種方法:
● TPA6304-Q1放大器設(shè)計(jì)經(jīng)過高度優(yōu)化,可以處理整體EMC行為。此外,前面所述的3.3-µH電感器是電感電容(LC)濾波器的一部分,它有助于將D類放大器輸出級上的高速開關(guān)瞬態(tài)的電磁兼容性降至最低。
● 如圖4所示,在400-kHz范圍內(nèi)開關(guān)的傳統(tǒng)D類放大器產(chǎn)生直接位于AM波段內(nèi)的諧波。這些諧波會產(chǎn)生降低AM接收器靈敏度的干擾信號,從而妨礙AM廣播電臺接收。因此,必須在這些400-kHz D類放大器設(shè)計(jì)上實(shí)施某種類型的EMI避免技術(shù),以減輕這些AM波段諧波的影響。
圖4:典型400-kHz D類放大器諧波
通過在更高的2.1-MHz開關(guān)頻率下工作,TPA6304-Q1不再需要為AM波段實(shí)施EMI避免技術(shù),因?yàn)門PA6304-Q1在AM波段上方提供了顯著的裕度。此設(shè)計(jì)也沒有任何會干擾AM波段的低頻尖峰,如圖5所示。
圖5: TPA6304-Q1的高開關(guān)頻率高于AM波段
為了防止一些PCB布局設(shè)計(jì)出現(xiàn)EMI問題,TPA6304-Q1已經(jīng)實(shí)施了Kilby Labs研發(fā)的專有擴(kuò)頻技術(shù)。圖6說明了此功能如何幫助將窄帶能量源分散到更大的波段上,從而降低峰值能量。
圖6:擴(kuò)頻技術(shù)背景
結(jié)論
TPA6304-Q1 2.1-MHz高開關(guān)頻率汽車D類音頻放大器滿足行業(yè)對下一代汽車收音機(jī)和外部放大器的需求。除了減少系統(tǒng)中的熱負(fù)荷外,此放大器的設(shè)計(jì)還解決了從AB類放大器轉(zhuǎn)換成D類放大器時備受關(guān)注的PCB尺寸和EMC問題。
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