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為AB類放大器改用D類放大器而擔憂?其實不必如此

作者:德州儀器(TI)時間:2019-12-17來源:電子產品世界收藏

你是否曾想過做一件很有意義的大事卻又擔心它很難做到?然后,當你最終鼓起勇氣去做了之后,再回過頭來看,你會驚訝地發現這件事其實很容易。

本文引用地址:http://www.954562.live/article/201912/408279.htm

我最近在與汽車音頻設計工程師討論汽車收音機解決方案不采用傳統的而改用時,他們也是有這樣的擔憂。現在我們來談談我最常聽到的兩個主要問題: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:會占用更多的PCB空間

常規的音頻采用約400 kHz的開關頻率,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類采用2.1-MHz開關頻率。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。

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圖1:電感器尺寸與開關頻率比較

TPA6304-Q1采用TI最新的混合信號制造技術,當與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。

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圖2:TPA6304-Q1 4通道D類放大器

就這一點而言,圖3所示的整個TPA6304-Q1解決方案比傳統的放大器更小。

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圖3:TPA6304-Q1 D類放大器解決方案與放大器的尺寸比較

問題2:D類放大器會引起電磁兼容性(EMC)問題

從本質上來說,D類音頻放大器會在每個時鐘周期內打開和關閉其輸出,而AB類放大器則不會打開和關閉。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放大器設計緩解EMC問題的幾種方法:

  •          TPA6304-Q1放大器設計經過高度優化,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瞬態的電磁兼容性降至最低。

  •    如圖4所示,在400-kHz范圍內開關的傳統D類放大器產生直接位于AM波段內的諧波。這些諧波會產生降低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類放大器設計上實施某種類型的EMI避免技術,以減輕這些AM波段諧波的影響。

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圖4:典型400-kHz D類放大器諧波

  • 通過在更高的2.1-MHz開關頻率下工作,TPA6304-Q1不再需要為AM波段實施EMI避免技術,因為TPA6304-Q1在AM波段上方提供了顯著的裕度。此設計也沒有任何會干擾AM波段的低頻尖峰,如圖5所示。

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圖5: TPA6304-Q1的高開關頻率高于AM波段

為了防止一些PCB布局設計出現EMI問題,TPA6304-Q1已經實施了Kilby Labs研發的專有擴頻技術。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。

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圖6:擴頻技術背景

結論

TPA6304-Q1 2.1-MHz高開關頻率汽車D類音頻放大器滿足行業對下一代汽車收音機和外部放大器的需求。除了減少系統中的熱負荷外,此放大器的設計還解決了從AB類放大器轉換成D類放大器時備受關注的PCB尺寸和EMC問題。



關鍵詞: AB類 D類 放大器

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