D类数字功率放大器

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数字D类功放深入分析

数字D类功放深入分析

D类功放电路介绍传统的音频功率放大器有a类、ab类、b类、c类等几种,其功率放大器件(电子管、晶体管、场效应管、集成电路等)均工作于线性放大区域,属线性放大器,其效率普遍不高,通常ab类放大器的效率不会超过60%。

采用d类开关放大电路可明显提高功放的效率。

d类功放将音频信号转变为宽度随信号幅度变化的高频脉冲,控制功率管以相应的频率饱和导通或截止,功率管输出的信号经低通滤波器驱动扬声器发声。

因功率管大部分时间处于饱和导通和截止状态,功率损耗很小,其效率可达90%以上。

典型的d类功放可提供200w输出,效率达94%,谐波失真在1%~2.8%。

d类功放保真度不如线性放大器,但在很多场合已能满足要求,例如汽车音响系统只要求低功率输出时失真小于2%,满功率输出时小于5%,而且经过改进d类功放的性能还将有所提高。

另外,d类功放不存在交越失真。

d类开关放大器的概念源于50年前,但因其工作频率至少应为音频信号上限频率(20khz)的4~5倍,早期采用电子管、晶体管的电路在功率、效率等方面还不能充分体现其优越性。

20世纪80年代出现了开关速度和导通损耗满足要求的mosf et,近年来又出现了集成前置驱动电路,如harris公司的hip4080,从而推动了d类功放的实用发展。

d类功放所用的mosfet为n沟道型,因为n型沟道mosfet的导通损耗仅为相应规格的p沟道mosfet的1/3。

d类开关放大器由积分器、占空比调制器、开关驱动电路及输出滤波器组成,图1(a)所示的电路为采用半桥驱动的d类功放,它采用了固定频率的占空比调制器,功率管输出的方波信号与音频信号混合作为负反馈信号送入积分器。

积分器兼有滤波作用,输出修正信号送占空比调制器,占空比调制器由比较器和三角波发生器组成[图1(b)],用修正信号对三角波进行调制产生调制输出,推动功率管工作。

负反馈应取自低通滤波器之前,否则因滤波后的信号与输入的信号有相位差(二阶滤波器可能引起180°的相位差),可能引起电路自激,需采用复杂的相位补偿电路。

d类功率放大器特点

d类功率放大器特点

d类功率放大器特点D类功率放大器是一种高效率的功率放大电路,主要用于对高功率信号进行放大。

它的特点是具有高效率、低失真、小尺寸、低成本和高稳定性等优点。

D类功率放大器的高效率是其最显著的特点之一。

传统的A类功率放大器在工作过程中会产生较大的静态功率损耗,而D类功率放大器通过不同的工作方式,使得输出功率信号的平均功率损耗大大降低。

这是因为D类功率放大器在放大过程中,只有输入信号大于某个阈值时,才会开启功率放大器进行放大,而在其余时间内功率放大器处于关断状态,从而大大减少了功率损耗。

D类功率放大器具有较低的失真。

传统的A类功率放大器在放大过程中,由于电流和电压都是连续变化的,会产生较大的非线性失真。

而D类功率放大器采用开关式工作方式,只需要对输入信号进行开关控制,从而有效降低了失真程度。

此外,D类功率放大器还可以通过一些技术手段,如负反馈、预失真等来进一步降低失真。

第三,D类功率放大器具有较小的尺寸。

由于D类功率放大器具有高效率和较低的功率损耗,因此可以采用较小的散热器和功率器件,从而使整个功率放大器的尺寸变小。

这对于一些对空间要求较高的应用场景,如便携式音箱和车载音响等非常有利。

第四,D类功率放大器具有较低的成本。

由于D类功率放大器采用的器件和散热系统相对较小,而且由于其高效率特点,使得其在制造成本上有一定的优势。

这使得D类功率放大器的成本较低,更加适合大规模生产和应用。

D类功率放大器具有较高的稳定性。

由于D类功率放大器采用开关式工作方式,输出信号的稳定性主要取决于开关控制电路的设计和实现。

在现代电子技术的支持下,可以通过采用精确的控制电路和反馈机制,使D类功率放大器具有较高的稳定性,能够在不同的工作条件下保持较好的放大性能。

D类功率放大器具有高效率、低失真、小尺寸、低成本和高稳定性等特点。

它在音频放大、功率放大和无线通信等领域得到了广泛的应用。

随着科技的不断进步和电子技术的不断发展,D类功率放大器还将继续发展和完善,为各种应用场景提供更加高效、稳定和优质的功率放大解决方案。

D类功放的设计原理

D类功放的设计原理

D类功放的设计原理D类功放,全称为“数字功率放大器”,是一种电子功率放大器的类型,它的设计原理基于数字信号的处理和模拟功率放大电路的协同工作。

相比于传统的A类、B类、AB类功放,D类功放具有更高的功率效率,更小的尺寸和重量,更好的线性度,以及更低的功率损耗。

下面将详细介绍D类功放的设计原理。

1.PWM调制原理D类功放的核心设计原理是采用脉宽调制(PWM)技术。

PWM是一种通过调整信号的脉冲宽度来控制平均输出功率的方法。

D类功放通过将原始的模拟音频信号转换为数字信号,并通过比较器产生一个与模拟信号频率相同的矩形波,然后根据输入音频信号的幅值调整矩形波的脉宽,最后通过滤波器将调制后的PWM信号转换为模拟音频信号输出。

2.数字信号处理D类功放的设计中需要进行数字信号处理。

首先,输入的模拟音频信号需要经过模数转换器(ADC)转换为数字信号,然后通过数字信号处理器(DSP)进行数字信号的滤波、均衡、增益控制等处理,最后再经过数字模数转换器(DAC)转换回模拟信号。

3.比较器比较器是D类功放中的一个关键组件,用于将模拟音频信号与产生的PWM矩形波进行比较。

比较器的作用是根据输入信号的幅值调整PWM信号的脉宽,从而控制输出功率。

比较器通常由操作放大器和参考电压产生器组成。

4.滤波器在PWM调制之后,需要通过滤波器将调制后的PWM信号转换为模拟音频信号输出。

滤波器的作用是去除PWM信号中的高频分量,保留音频信号的低频成分。

常见的滤波器类型包括低通滤波器和带通滤波器。

5.输出级D类功放的输出级通常采用开关管(如MOSFET)构成。

开关管的特点是具有较低的开通电阻和较高的关断电阻,从而实现更小的功率损耗和更高的功率效率。

输出级通常由多个开关管组成,根据功率需求可以并联或串联排列。

输出级的设计需要考虑电压和电流的控制,包括过电压和过电流的保护。

6.反馈控制为了提高D类功放的线性度和稳定性,通常需要采用反馈控制。

通过对输出信号与输入信号进行比较,调整PWM信号的脉宽和幅值,以使输出信号尽可能接近输入信号。

A类 B类 AB类 D类功放的区别你真的知道吗

A类 B类 AB类 D类功放的区别你真的知道吗

A类B类AB类D类功放的区别你真的知道吗A类B类AB类D类功放的区别,有什么不一样你们知道吗?首先根据功放不同的放大类型可分为:Class A(A类也称甲类)、Class B(B类也称乙类)、Class AB(AB类也称甲乙类)、Class D(D类也称数字类)。

()以上都是汽车上常见的功放器。

1、纯甲类功率放大器纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器(Class A),它是一种完全的线性放大形式的放大器。

在纯甲类功率放大器工作时,晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态,这就意味着更多的功率消耗为热量,但失真率极低。

纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见,像意大利的Sinfoni高级系列才有这类功率放大器。

这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低,通常只有20-30%,但音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。

2、乙类功率放大器乙类功率放大器,也称为B类功率放大器(Class B),它也被称为线性放大器,但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。

B类功放在工作时,晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入,也就是说,在正相的信号过来时只有正相通道工作,而负相通道关闭,两个通道绝不会同时工作,因此在没有信号的部分,完全没有功率损失。

但是在正负通道开启关闭的时候,常常会产生跨越失真,特别是在低电平的情况下,所以B 类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。

在实际的应用中,其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放,因为它的效率比较高。

3、甲乙类功率放大器甲乙类功率放大器也称为AB类功率放大器(Class AB),它是兼容A类与B类功放的优势的一种设计。

当没有信号或信号非常小时,晶体管的正负通道都常开,这时功率有所损耗,但没有A类功放严重。

当信号是正相时,负相通道在信号变强前还是常开的,但信号转强则负通道关闭。

当信号是负相时,正负通道的工作刚好相反。

AB类功率放大器的缺陷在于会产生一点点的交越失真,但是相对于它的效率比以及保真度而言,都优于A类和。

汽车 常用d类功放

汽车 常用d类功放

汽车常用d类功放
常用D类功放是指数字功率放大器(digital power amplifier),用于汽车音响系统。

D类功放的特点是高效率、小尺寸、低能耗和低发热,是现代汽车音响系统中常用的功放类型之一。

常见的D类功放品牌包括JL Audio、Rockford Fosgate、
Alpine等。

根据不同的需求,D类功放有不同的输出功率和通
道数可选择,可以根据车辆的音响要求来选择合适的D类功放。

D类功放的优点是能够以高效率将电能转化为声音输出,并且可以提供高质量的音频效果。

同时,由于D类功放的体积较小,安装方便,能够节省车辆空间。

需要注意的是,选择D类功放时,需要考虑到汽车音响系统
的功率需求、音质要求等因素,以及与其他音响设备的兼容性。

最好在购买前咨询专业人士或参考相关的产品评测和用户评价,选购适合自己需求的D类功放。

单通道d类功放

单通道d类功放

单通道d类功放
单通道D类功放指的是一种音频功放(放大器),采用D类放大技术,也称为PWM(脉冲宽度调制)放大技术。

D类功放相对于传统的A类、B类功放而言,在功率效率上有很大的提高。

以下是一些关于单通道D类功放的特点和工作原理:
高效能:D类功放以其高效的能量转换而著称。

由于其工作原理,D类功放几乎不会在没有输出信号时消耗能量,使其在功率放大方面更为高效。

脉冲宽度调制(PWM):D类功放使用PWM技术,即通过调整脉冲的宽度来控制输出信号的幅度。

这样的技术使得功率放大器在不同功率需求下能够更有效地工作。

小型轻便:相对于传统的A类、B类功放,D类功放通常更小巧轻便,适合在有空间限制的环境中使用。

适用于低频信号:D类功放在处理低频信号方面表现出色,适合用于音响系统和低音炮等需要高功率低频放大的场合。

应用领域:D类功放常用于汽车音响、家庭影院、音响音箱、低音炮等音频应用。

其高效能和小型化的特点使其在一些应用中得到广泛应用。

需要注意的是,尽管D类功放在功率效率上有很多优势,但在一些对音质要求非常高的专业音响应用中,一些人可能更倾向于使用A 类或AB类功放,这是因为D类功放在一些情况下可能引入一些数字失真。

1。

d类功放与g类功放

d类功放与g类功放

d类功放与g类功放
D类功放和G类功放都是音频功放的类型,它们在音频放大领
域有着不同的特点和应用。

首先来看D类功放,D类功放是数字功率放大器的一种,它的
工作原理是通过对输入信号进行脉冲宽度调制(PWM),然后经过滤
波器滤除掉高频脉冲,最终得到模拟信号输出。

D类功放的优点是
效率高,能够在不牺牲音质的情况下实现较高的功率输出,因此在
功率放大器中得到了广泛的应用。

另外,D类功放还具有体积小、
发热低等特点,适合于一些对功率和体积有要求的应用场合。

而G类功放则是混合功率放大器的一种,它结合了A类功放和
H类功放的特点,能够在保持音质的前提下提供较高的效率。

G类功
放在信号的低功率部分采用A类放大技术,而在高功率部分则采用
H类放大技术,这样既能保证音质,又能提高功率放大的效率。

因此,G类功放在音频放大领域也备受青睐,尤其在高保真音响系统
中得到广泛应用。

总的来说,D类功放和G类功放都是现代音频放大技术的代表,它们分别以高效率和高保真著称,并且在不同的应用场合都有着广
泛的应用前景。

在选择使用哪种类型的功放时,需要根据具体的应用需求和预算来进行综合考虑,以选取最适合的方案。

d类功放并联

d类功放并联

d类功放并联标题:D类功放并联引言:D类功放是一种高效的功率放大器,具有高效率和低失真的特点。

在某些应用场景中,我们需要增加输出功率,这时可以使用D类功放并联的方法。

本文将介绍D类功放并联的原理、实现方法以及应用案例。

一、D类功放的原理D类功放是一种脉冲宽度调制(PWM)放大器,其工作原理是将音频信号转化为脉冲信号,通过调节脉冲的宽度和频率来实现信号的放大。

D类功放的优点是功率转换效率高,但单个功放的输出功率有限。

二、D类功放并联的原理D类功放并联是通过将多个D类功放器件并联连接,使它们同时工作,以增加整体的输出功率。

并联连接的功放器件可以分担负载,从而实现更高的输出功率。

三、D类功放并联的实现方法1. 电路连接:将多个D类功放器件的输出端连接在一起,并将它们的输入端与同一音频源相连。

2. 控制信号同步:通过同步电路,确保多个功放器件的脉冲信号同步,以避免相位差和失真。

3. 负载均衡:使用负载电阻、电感等元件,确保多个功放器件的输出功率均衡分配,提高系统的稳定性。

四、D类功放并联的应用案例1. 家庭影院系统:通过D类功放并联,可以实现更高的音响输出功率,提供更震撼的影音效果。

2. 演出场所:在大型演出场所,通过D类功放并联可以满足高音量的要求,确保音乐的传达效果。

3. 车载音响系统:通过D类功放并联,可以提供更强大的音响输出,增强车载音响的音质和音量。

结论:D类功放并联是一种有效的方式来增加功放输出功率。

通过合理的电路连接和控制信号同步,可以实现多个功放器件的协同工作,提供更高的输出功率。

D类功放并联在家庭影院、演出场所和车载音响等应用中具有重要意义,可以提供更好的音响效果和体验。

A类、B类、AB类、C类、D类五种功率放大器

A类、B类、AB类、C类、D类五种功率放大器

A类、B类、AB类、C类、D类五种功率放大器1、A类功放(又称甲类功放)A类功放输出级中两个(或两组)晶体管永远处于导电状态,也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流,并使这两个电流等于交流电的峰值,这时交流在最大讯号情况下流入负载。

当无讯号时,两个晶体管各流通等量的电流,因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压,故无电流输入扬声器。

当讯号趋向正极,线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流,下方的输出晶体管则相对减少电流,由于电流开始不平衡,于是流入扬声器而且推动扬声器发声。

A类功放的工作方式具有最佳的线性,每个输出晶体管均放大讯号全波,完全不存在交越失真(Switching Distortion),即使不施用负反馈,它的开环路失真仍十分低,因此被称为是声音最理想的放大线路设计。

但这种设计有利有弊,A类功放放最大的缺点是效率低,因为无讯号时仍有满电流流入,电能全部转为高热量。

当讯号电平增加时,有些功率可进入负载,但许多仍转变为热量。

A类功放是重播音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高音透明开扬,这些优点足以补偿它的缺点。

A类功率功放发热量惊人,为了有效处理散热问题,A类功放必须采用大型散热器。

因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流。

一部25W 的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。

所以A类机的体积和重量都比AB类大,这让制造成本增加,售价也较贵。

一般而言,A类功放的售价约为同等功率AB类功放机的两倍或更多。

2、B类功放(乙类功放)B类功放放大的工作方式是当无讯号输入时,输出晶体管不导电,所以不消耗功率。

当有讯号时,每对输出管各放大一半波形,彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大,在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真,因此形成非线性。

纯B类功放较少,因为在讯号非常低时失真十分严重,所以交越失真令声音变得粗糙。

B类功放的效率平均约为75%,产生的热量较A类机低,容许使用较小的散热器。

D类数字功放

D类数字功放

D类数字功放 VA-P120(120W) VA-P240(240W) VA-P350(350W) VA-P500(500W) VA-P2120(2*120W) VA-P2240(2*240W) VA-P2350(2*350W)VA-P2500(2*500W) VA-P4120(4*120W) VA-P4240(4*240W) VA-P4500(4*500W)概述D类数字功放是ITC-EVAC系统中语音信号播报的功率放大器;2U机箱集成了4个相互独立的PFC功能、省电控制模块、DC24V电源接口的最大500W功率放大器,功率可以从120W/240W/350W/500W可选,通道可以从单通道/双通道/四通道可选。

特点1、采用模块化设计、便于按需配置2、采用高效的D类数字功放设计方案功耗更低3、2U机箱,4个相互独立的通道,每通道最大500W功率基本功能1、过载、短路保护2、自动温度控制3、自动检测各通道功放工作状态送至VA-2000MA主机4、LED状态指示5、自动主备功放切换及自动扬声器回路线路状态检测6、支持3线制布线技术规格型号VA-P120VA-P240VA-P350VA-P500VA-P2120VA-P2240VA-P2350VA-P2500VA-P4120 VA-P4240 VA-P4350 VA-P4500AC电源电压AC~220V;±10%; 50/60Hz工作电流0.7A 1.4A 2A 3A1.4A2.8A 4A 6A2.8A 5.6A 8A 12ADC电源直流输入DC~24V;±20%工作电流 6.5A 13A 18A 25A13A 26A 36A 50A19.5A 52A 72A 00A功率120W 240W 350W 500W2x120W 2x240W 2x350W 2x500W4x120W 4x240W 4x350W 4x500W 音频参数输入方式平衡 385mV频率响应40Hz-20KHz±3dB输出定压100V失真度≤1%(额定功率失真),1KHz信噪比≤90dB工作温度5℃ ~ 40℃相对湿度<95%冷却方式风冷式保护方式延时、超温、短路、过载尺寸484x478x88mm(不包括机脚)净重11KgVA-P4500 后面板1 DC24V直流电源输入接线柱2 风扇排风孔3 1-4通道平行音频及待机信号输入(接线方式参考系统边线图)4 1-4通道100V音频信号输出5 设备接地端6 电源开关7 AC220V电源输入线。

SMC2010 D类数字音频功率放大器

SMC2010 D类数字音频功率放大器

SMC2010-D类数字音频功率放器
概述:
SMC2010是一款2.5W D类音频功放,采用CMOS制程和低功耗的电路设计,当工作电压为5V以及输出喇叭的阻抗为4Ω时,最大输出功率可达2.5W,效率高达88%,故无需另外加装散热装置。

SMC2010的兼容性高,能直接替换T牌的同类产品(TPA2010),在空间上SMC2010能为客户省去输出滤波器的设计,能更精简外围电路设计,一符合手机对设计空间的要求。

特点:
●工作电压3.6V,负载8Ω的扬声器:
-输出功率400mW时,效率高达88%
-输出功率100mW时,效率高达80%
●静态电流2.8mA,关断电流0.5uA
●工作电压2.5V至5.5V
●采用优化的PWM输出架构,无需输出LC滤波器
●高PSRR(-72dB),无需稳压器
●全差动设计用以抑制射频干扰,无需旁通电容
●高CMRR,输入无需耦合电容器
●内部工作频率250kHz
●内含POP及Click噪音抑制电路
●1.5mmx1.5mm WCSP及3mmx3mm TDFN-8封装
应用范围:
●无线或移动电话和PDA应用
●便携式媒体播放器
典型应用:。

d类功放 增益

d类功放 增益

d类功放增益
D类功放,也称为数字功放,是一种电子放大器技术,采用数字信号处理和PWM调制来实现信号放大。

与传统的A/B类功放相比,D类功放具有高效率、低功耗和小尺寸等优点。

D类功放的增益通常是通过数字信号处理芯片来控制。

数字信号处理器可以接收音频输入信号,并将其数字化和处理。

在数字处理过程中,可以根据需要进行增益调整,以控制输出信号的大小。

增益调整可以通过软件或硬件来实现,具体操作方法因产品而异。

D类功放通常具有较大的增益范围,可以根据实际需求进行调整。

增益的调整可以通过用户界面、遥控器或其他控制方式来完成。

在调整增益时,需要注意不要超过功放的额定输出功率,以避免过载和失真。

在使用D类功放时,建议根据实际的音频输入信号和输出需求,仔细调整增益,以获得最佳的音频效果。

此外,还需注意保持信号的动态范围,避免过度增益导致音频失真或损坏扬声器等问题。

不同的D类功放产品可能有不同的增益控制方式和调整范围,因此在使用时需要参考具体产品的说明书或咨询相关技术支持。

d类功放阻抗匹配

d类功放阻抗匹配

d类功放阻抗匹配我们需要了解什么是d类功放和阻抗匹配。

d类功放是一种数字放大器,它通过将模拟音频信号转换为数字信号来实现放大,然后再将数字信号转换回模拟信号输出。

相比传统的a类或ab类功放,d 类功放具有更高的效率和更低的功耗。

然而,d类功放在输出端的阻抗较高,需要进行阻抗匹配才能获得最佳的音质和输出功率。

阻抗匹配是指将功放的输出阻抗与负载(如扬声器)的输入阻抗相匹配,以确保信号传输的最大功率和最小失真。

在d类功放中,输出阻抗通常较高,一般在几十欧姆到几百欧姆之间。

而扬声器的输入阻抗一般在几欧姆到几十欧姆之间。

因此,我们需要通过合适的方式来降低功放的输出阻抗,以匹配扬声器的输入阻抗。

一种常用的方法是使用输出阻抗匹配电路,如共尺阻抗变压器或电感电容网络。

这些电路可以将功放的输出阻抗变换为与扬声器输入阻抗相匹配的阻抗值。

共尺阻抗变压器是一种常用的输出阻抗匹配电路,它通过调整变压器的匝数比例来实现阻抗变换。

电感电容网络则通过调整电感和电容元件的数值来实现阻抗匹配。

这些方法都可以有效地降低功放的输出阻抗,提高音质和功率输出。

除了输出阻抗匹配电路,还可以使用负反馈来实现阻抗匹配。

负反馈是一种将一部分输出信号引入到功放的输入端进行比较,并校正输出信号的方法。

通过合适地调整负反馈电路的增益和相位,可以使功放的输出阻抗与负载的输入阻抗相匹配。

负反馈可以有效地改善功放的频率响应和失真性能,提高音质和输出功率。

除了以上的方法,还可以使用并联或串联扬声器的方式来实现阻抗匹配。

并联扬声器可以将总阻抗降低到与单个扬声器的输入阻抗相匹配。

而串联扬声器则可以将总阻抗提高到与单个扬声器的输入阻抗相匹配。

这些方法需要根据具体的扬声器和功放特性来选择合适的方式。

d类功放的阻抗匹配是提高功放效能和音质的重要一环。

通过使用输出阻抗匹配电路、负反馈、并联或串联扬声器等方法,可以有效地降低功放的输出阻抗,提高音质和输出功率。

在实际应用中,我们需要根据具体的需求和条件选择合适的阻抗匹配方式,以获得最佳的效果。

A类B类AB类C类D类五种功率放大器

A类B类AB类C类D类五种功率放大器

1、A类功放(又称甲类功放)A类功放输出级中两个(或两组)晶体管永远处于导电状态,也就就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流,并使这两个电流等于交流电的峰值,这时交流在最大讯号情况下流入负载。

当无讯号时,两个晶体管各流通等量的电流,因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压,故无电流输入扬声器。

当讯号趋向正极,线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流,下方的输出晶体管则相对减少电流,由于电流开始不平衡,于就是流入扬声器而且推动扬声器发声。

A类功放的工作方式具有最佳的线性,每个输出晶体管均放大讯号全波,完全不存在交越失真(Switching Distortion),即使不施用负反馈,它的开环路失真仍十分低,因此被称为就是声音最理想的放大线路设计。

但这种设计有利有弊,A类功放放最大的缺点就是效率低,因为无讯号时仍有满电流流入,电能全部转为高热量。

当讯号电平增加时,有些功率可进入负载,但许多仍转变为热量。

A类功放就是重播音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高音透明开扬,这些优点足以补偿它的缺点。

A类功率功放发热量惊人,为了有效处理散热问题,A类功放必须采用大型散热器。

因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流。

一部25W的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。

所以A类机的体积与重量都比AB类大,这让制造成本增加,售价也较贵。

一般而言,A类功放的售价约为同等功率AB类功放机的两倍或更多。

2、B类功放(乙类功放)B类功放放大的工作方式就是当无讯号输入时,输出晶体管不导电,所以不消耗功率。

当有讯号时,每对输出管各放大一半波形,彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大,在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真,因此形成非线性。

纯B 类功放较少,因为在讯号非常低时失真十分严重,所以交越失真令声音变得粗糙。

B类功放的效率平均约为75%,产生的热量较A类机低,容许使用较小的散热器。

乙类功放通常的工作方式分为OCL与BTL,BTL可以提供更大的功率,目前绝大部分的功率集成电路都可以用两块组成BTL电路。

D类数字功率放大器

D类数字功率放大器

3.3 D类数字功放D类功放也叫丁类功放;是指功放管处于开关工作状态的功率放大器..早先在音响领域里人们一直坚守着A类功放的阵地;认为A类功放声音最为清新透明;具有很高的保真度..但A类功放的低效率和高损耗却是它无法克服的先天顽疾..后来效率较高的B类功放得到广泛的应用;然而;虽然效率比A类功放提高很多;但实际效率仍只有50%左右;这在小型便携式音响设备如汽车功放、笔记本电脑音频系统和专业超大功率功放场合;仍感效率偏低不能令人满意..所以;如今效率极高的D类功放;因其符合绿色革命的潮流正受着各方面的重视;并得到广泛的应用..3.3.1 D类功放的特点与电路组成1.D类功放的特点1效率高..在理想情况下;的效率为100%实际效率可达90%左右..B类功放的效率为78.5%实际效率约50%;A类功放的效率才50%或25%按负载方式而定..这是因为的放大元件是处于开关工作状态的一种放大模式..无信号输入时放大器处于截止状态;不耗电..工作时;靠输入信号让晶体管进入饱和状态;晶体管相当于一个接通的开关;把电源与负载直接接通..理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电;实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能..2功率大..在D类功放中;功率管的耗电只与管子的特性有关;而与信号输出的大小无关;所以特别有利于超大功率的场合;输出功率可达数百瓦..3失真低..D类功放因工作在开关状态;因而功放管的线性已没有太大意义..在D类功放中;没有B类功放的交越失真;也不存在功率管放大区的线性问题;更无需电路的负反馈来改善线性;也不需要电路工作点的调试..4体积小、重量轻..D类功放的管耗很小;小功率时的功放管无需加装体积庞大的散热片;大功率时所用的散热片也要比一般功放小得多..而且一般的D类功放现在都有多种专用的IC芯片;使得整个D类功放电路的结构很紧凑;外接元器件很少;成本也不高..2.D类功放的组成与原理D类功放的电路组成可以分为三个部分:PWM调制器、脉冲控制的大电流开关放大器、低通滤波器..电路结构组成如图3.22所示..图3.22 D类功放的组成其中第一部分为PWM调制器..最简单的只需用一只运放构成比较器即可完成..把原始音频信号加上一定直流偏置后放在运放的正输入端;另外通过自激振荡生成一个三角形波加到运放的负输入端..当正端上的电位高于负端三角波电位时;比较器输出为高电平;反之则输出低电平..若音频输入信号为零时;因其直流偏置为三角波峰值的1/2;则比较器输出的高低电平持续的时间一样;输出就是一个占空比为1:1的方波..当有音频信号输入时;正半周期间;比较器输出高电平的时间比低电平长;方波的占空比大于1:1;音频信号的负半周期间;由于还有直流偏置;所以比较器正输入端的电平还是大于零;但音频信号幅度高于三角波幅度的时间却大为减少;方波占空比小于1:1..这样;比较器输出的波形就是一个脉冲宽度被音频信号幅度调制后的波形;称为PWMPulse Width Modulation脉宽调制或PDMPulse Duration Modulation脉冲持续时间调制波形..音频信息被调制到脉冲波形中;脉冲波形的宽度与输入的音频信号的幅度成正比..第二部分为脉冲控制的大电流开关放大器..它的作用是把比较器输出的PWM信号变成高电压、大电流的大功率PWM信号..能够输出的最大功率由负载、电源电压和晶体管允许流过的电流来决定..第三部分为由LC网络构成的低通滤波器..其作用是将大功率PWM波形中的声音信息还原出来..利用一个低通滤波器;可以滤除PWM信号中的交流成份;取出PWM信号中的平均值;该平均值即为音频信号..但由于此时电流很大;RC结构的低通滤波器电阻会耗能;不能采用;必须使用LC低通滤波器..当占空比大于1:1的脉冲到来时;C的充电时间大于放电时间;输出电平上升;窄脉冲到来时;放电时间长;输出电平下降;正好与原音频信号的幅度变化相一致;所以原音频信号被恢复出来..D类功放的工作原理见图3.23..a原理简图 b工作波形图3.23D类功放原理图对于数字音频信号输入时;经数字内插滤波器和等比特调制器后;即可得到脉冲宽度与数字音频的采样点数据成正比的PWM信号..其中数字内插滤波器是在数字音频信号的数据之间再插入一些相关联的数据;以内插方式提高数字音频信号的采样点数采样频率;等比特调制器是将数字信号的数据大小转换为脉冲的宽度;使输出信号的脉冲宽度与输入数据的大小成正比..3.D类功放的要求1对功率管的要求..D类功放的功率管要有较快的开关响应和较小的饱和压降..设计考虑的角度与AB类功放完全不同..此时功放管的线性已没有太大意义;更重要的是开关响应和饱和压降..由于功放管处理的脉冲频率是音频信号的几十倍;且要求保持良好的脉冲前后沿;所以管子的开关响应要好..另外;整机的效率全在于管子饱和压降引起的管耗..所以;管子的饱和压降小不但效率高;且功放管的散热结构也能得到简化..若干年前;这种高频大功率管的价格昂贵;限制了D类功放的发展;现在小电流控制大电流的MOSFET已在Hi-Fi功放上得到广泛应用..2对PWM调制电路的要求..PWM调制电路也是的一个特殊环节;要把20kHz以下的音频调制成PWM信号;三角波的频率至少要达到200kHz三角波的频率应在音频信号频率的10~20倍以上..当频率过低时要达到同样要求的THD总谐波失真标准;则对无源LC低通滤波器的元件要求就高;结构复杂..如果三角波的频率高;输出波形的锯齿小;就能更加接近原波形;使THD 小;而且可以用低数值、小体积和精度要求相对差一些的电感和电容来构成低通滤波器;造价相应降低..但是;晶体管的开关损耗会随频率的上升而上升;无源器件中的高频损耗、射频的聚肤效应都会使整机效率下降..更高的调制频率还会出现射频干扰;所以调制频率也不能高于1MHz..而在实际的中小功率D类数字功放中;当三角波的频率达到500kHz以上时;也可以直接由扬声器的音圈所呈现的电感来还原音频信号;而不用另外的LC低通滤波器..另外在PWM调制器中;还要注意到调制用的三角波的形状要好、频率的准确性要高、时钟信号的抖晃率要低;这些参数都会影响到后面输出端由LPF所复原的音频信号的波形是否与输入端的原音频信号的波形完全相同;否则会使两者有差异而产生失真..3对低通滤波器的要求..位于驱动输出端与负载之间的无源LC低通滤波器也是对音质有重大影响的一个重要因数..该低通滤波器工作在大电流下;负载就是音箱..严格地讲;设计时应把音箱阻抗的变化一起考虑进去;但作为一个功放产品指定音箱是行不通的;所以与音箱的搭配中更有发烧友驰骋的天地..实际证明;当失真要求在0.5%以下时;用二阶Butterworth 最平坦响应低通滤波器就能达到要求..如要求更高则需用四阶滤波器;这时成本和匹配等问题都必须加以考虑..近年来;一般应用的已有集成电路芯片;用户只需按要求设计低通滤波器即可..4D类功放的电路保护..D类功率放大器在电路上必须要有过电流保护及过热保护..此二项保护电路为D类功率IC或功率放大器所必备;否则将造成安全问题;甚至伤及为其供电的电源器件或整个系统..过电流保护或负载短路保护的简单测试方法:可将任一输出端与电源端Vcc或地端Ground 短路;在此状况下短路保护电路应被启动而将输出晶体管关掉;此时将没有信号驱动喇叭而没有声音输出..由于输出短路是属于一种严重的异常现象;在短路之后要回到正常的操作状态必需重置Reset放大器;有些IC则可在某一延迟Delay时间后自动恢复..至于过热保护;其保护温度通常设定在150°~160°C;过热后IC自动关掉输出晶体管而不再送出信号;待温度下降20°C~30°C之后自动回复到正常操作状态..5D类功放的电磁干扰..D类功率放大器必须要解决AB类功率放大器所没有的EMIElectro Magnetic Interference;电磁干扰问题..电磁干扰是由于D类功率放大器的功率晶体管以开关方式工作;在高速开关及大电流的状况下所产生的..所以D类功放对电源质量更为敏感..电源在提供快速变化的电流时不应产生振铃波形或使电压变化;最好用环牛变压器供电;或用开关电源供电..此外解决EMI的方案是使用LC电源滤波器或磁珠bead滤波器以过滤其高频谐波..中高功率的D类功率放大器因为EMI太强目前采用LC滤波器来解决;小功率则用Bead处理即可;但通常还要配合PCB版图设计及零件的摆设位置..比如;采用D类放大器后;D类放大器接扬声器的线路不能太长;因为在该线路中都携带着高频大电流;其作用犹如一个天线辐射着高频电磁信号..有些D类放大器的接线长度仅可支持2cm;做得好的D类放大器则可支持到10cm..3.3.2 D类功放实例下面以荷兰飞利浦公司生产的TDA8922功放芯片为例;对D类功放电路进行介绍..TDA8922是双声道、低损耗的D类音频数字功率放大器;它的输出功率为2×25W..具有如下特点:效率高可达90%;工作电压范围宽电源供电±12.5V~±30V;静态电流小最大静流不超过75mA;失真低;可用于双声道立体声系统的放大SE接法;Single-Ended或单声道系统的放大BTL接法;Bridge-Tied Load;双声道SE接法的固定增益为30dB;单声道BTL接法的固定增益为36dB;输出功率高典型应用时2×25W;滤波效果好;内部的开关振荡频率由外接元件确定典型应用为350kHz;并具有开关通断的“咔嗒/噼噗”噪声抑制;负载短路的过流保护;静电放电保护;芯片过热保护等功能..广泛应用于平板电视、汽车音响、多媒体音响系统和家用高保真音响设备等..1.内部结构与引脚功能TDA8922的内部结构如图3.24所示;包含两个独立的信号通道和这两个通道共用的振荡器与过热、过流保护及公共偏置电路..每个信号通道主要包括脉宽调制和功率开关放大两个部分..图3.24 TDA8922内部结构1脉宽调制..输入的模拟音频信号经电压放大后;与固定频率的三角波相比较;全部音频信息被调制在PWM 信号的宽度变化中..三角波的产生由压控振荡器实现;三角波的频率由7脚外接的RC定时元件确定..比较器是一个带锁相环的脉宽调制电路;调制后的电路与功率输出级的门控电路相连;地线被连接到公共地端..当音频信号幅度大于三角波信号幅度时;比较器输出高电平;反之;比较器输出低电平..PWM 信号是一个数字脉冲信号;其脉宽的变化反映音频信号的全部信息..脉冲信号的高、低电平控制两组功率管的通/断;高/低两值之间的转换速度决定两组功率管之间的通/断的转换时间..电路中采用触发器来调整比较器输出的波形;通过快速转换使输出波形得到明显的改善..2功率开关放大..功率开关放大部分由门控电路、高电平与低电平驱动电路、MOSFET功率管所组成..门控电路用于输出级的功率开关管在开关工作时的死区校正;防止两个MOSFET管在交替导通的瞬间的穿透电流所引起的无用功耗;因为在高频开关工作时;需要分别将两个MOSFET管的截止时间提前而将导通时间滞后;防止两个管子在交替导通的瞬间同时导通而产生贯通电流;这一贯通电流是从正电源到负电源直通而不流向负载的..PWM 信号控制着MOSFET功率管的通/断;驱动扬声器发声..开关功率管集成在数字功率IC内;有利于缩小整个功放的体积;降低成本;提高产品竞争力..在输出端与高电平驱动器之间接有自举电容;用于提高在上管导通期间的高电平驱动器送到上管栅极的驱动电平;保证上管能够充分导通..3工作模式选择与过热过流保护电路..TDA8922芯片中除了每个声道中的脉宽调制与功率开关放大电路外;还有工作模式选择与过热保护与过流保护..6脚为工作模式选择端;当6脚外接5V电源时为正常工作模式;此时D 类功放各电路正常工作;当6脚接地0V时为待机状态;此时芯片内的主电源被切断;主要电路都不工作;整机静态电流极小;当6脚电平为电源电压的一半约2.5V时为静音状态;此时各电路都处于工作状态;但输入级音频电压放大器的输出被静音;无信号输送到扬声器而无声..过热保护与过流保护是通过芯片温度检测和输出电流检测来实现的..当温度传感器检测到芯片温度>150 oC时;则过热保护电路动作;将MOSFET 功放级立即关闭;当温度下降至约130 oC时;功放级将重新开始切换至工作状态..如果功放输出端的任一线路短路;则功放输出的过大电流会被过流检测电路所检出;当输出电流超过最大输出电流4A时;保护系统会在1μs 内关闭功率级;输出的短路电流被开关切断;这种状态的功耗极低..其后;每隔100毫秒系统会试图重新启动一次;如果负载仍然短路;该系统会再次立即关闭输出电流的通路..除过热过流保护外;芯片内还有电源电压检测电路;如果电源电压低于±12.5伏;则欠压保护电路被激活而使系统关闭;如果电源电压超过±32伏;则过压保护电路会启动而关闭功率级..当电源电压恢复正常范围±12.5V~±32V时;系统会重新启动..4输出滤波器..输出滤波器的用途是滤除PWM 信号中的高频开关信号和电磁干扰信号; 降低总谐波失真..LPF参数的选择与系统的频率响应和滤波器的类型有关..音频信号的频率在20Hz~20 kHz;而开关脉冲信号和电磁干扰信号的频率都远大于音频信号频率;因此LPF所用的LC元件参数;可选择在音频通带内具有平坦特性的低通滤波器..TDA8922包含两个独立的功率放大通道;这两个独立的通道可接成立体声模式;也可接成单声道模式..立体声模式采用SESingle-Ended接法;如图3.24所示;L、R输入的模拟音频信号分别送入各自声道的输入端;L、R扬声器分别接在各自声道输出端的LPF上;从而构成立体声放音系统;单声道模式采用平衡桥式BTL接法;如图3.25所示;此时两个通道的输入信号的相位相反;扬声器直接跨接在两个通道的输出端;此时扬声器获得的功率可增加一倍6dB..图3.25 TDA8922用于单声道的BTL接法TDA8922TH各引脚的功能如表3.2所示..表3.2TDA8922各引脚功能2.典型应用电路TDA8922的典型应用电路如图3.26所示..图3.26 TDA8922的典型应用电路当将TDA8922用于双声道立体声的D类数字功放时;左、右声道的模拟音频信号分别加至输入端的in1和in2..左、右声道的扬声器采用SE接法;分别接在各自声道功放输出端的LPF后与地之间;扬声器的阻抗选用4Ω;此时输入端的4个开关的状态为:J1和J2处于接通状态;J3和J4处于断开状态..两个声道各自独立..当将TDA8922用于单声道的D类数字功放时;电路采用平衡桥式接法BTL..单声道模拟音频信号加在in1或者in2端子上;此时输入端的4个开关设置状态为:J1和J2处于断开状态;J3和J4处于接通状态;两个声道输入端所加的模拟音频信号的相位正好相反..功放输出端的扬声器选用8Ω;直接跨接在双声道功放输出端LPF的两端;构成BTL的接法..正常工作时;6脚的模式选择开关置于“on”位置;即6脚接在5.6V的稳压源上..。

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3.3 D类数字功放D类功放也叫丁类功放,是指功放管处于开关工作状态的功率放大器。

早先在音响领域里人们一直坚守着A类功放的阵地,认为A类功放声音最为清新透明,具有很高的保真度。

但A类功放的低效率和高损耗却是它无法克服的先天顽疾。

后来效率较高的B类功放得到广泛的应用,然而,虽然效率比A类功放提高很多,但实际效率仍只有50%左右,这在小型便携式音响设备如汽车功放、笔记本电脑音频系统和专业超大功率功放场合,仍感效率偏低不能令人满意。

所以,如今效率极高的D类功放,因其符合绿色革命的潮流正受着各方面的重视,并得到广泛的应用。

3.3.1 D类功放的特点与电路组成1.D类功放的特点(1)效率高。

在理想情况下,D类功放的效率为100%(实际效率可达90%左右)。

B类功放的效率为78.5%(实际效率约50%),A类功放的效率才50%或25%(按负载方式而定)。

这是因为D类功放的放大元件是处于开关工作状态的一种放大模式。

无信号输入时放大器处于截止状态,不耗电。

工作时,靠输入信号让晶体管进入饱和状态,晶体管相当于一个接通的开关,把电源与负载直接接通。

理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电,实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。

(2)功率大。

在D类功放中,功率管的耗电只与管子的特性有关,而与信号输出的大小无关,所以特别有利于超大功率的场合,输出功率可达数百瓦。

(3)失真低。

D类功放因工作在开关状态,因而功放管的线性已没有太大意义。

在D 类功放中,没有B类功放的交越失真,也不存在功率管放大区的线性问题,更无需电路的负反馈来改善线性,也不需要电路工作点的调试。

(4)体积小、重量轻。

D类功放的管耗很小,小功率时的功放管无需加装体积庞大的散热片,大功率时所用的散热片也要比一般功放小得多。

而且一般的D类功放现在都有多种专用的IC芯片,使得整个D类功放电路的结构很紧凑,外接元器件很少,成本也不高。

2.D类功放的组成与原理D类功放的电路组成可以分为三个部分:PWM调制器、脉冲控制的大电流开关放大器、低通滤波器。

电路结构组成如图3.22所示。

图3.22 D 类功放的组成其中第一部分为PWM 调制器。

最简单的只需用一只运放构成比较器即可完成。

把原始音频信号加上一定直流偏置后放在运放的正输入端,另外通过自激振荡生成一个三角形波加到运放的负输入端。

当正端上的电位高于负端三角波电位时,比较器输出为高电平,反之则输出低电平。

若音频输入信号为零时,因其直流偏置为三角波峰值的1/2,则比较器输出的高低电平持续的时间一样,输出就是一个占空比为1:1的方波。

当有音频信号输入时,正半周期间,比较器输出高电平的时间比低电平长,方波的占空比大于1:1;音频信号的负半周期间,由于还有直流偏置,所以比较器正输入端的电平还是大于零,但音频信号幅度高于三角波幅度的时间却大为减少,方波占空比小于1:1。

这样,比较器输出的波形就是一个脉冲宽度被音频信号幅度调制后的波形,称为PWM (Pulse Width Modulation 脉宽调制)或PDM (Pulse Duration Modulation 脉冲持续时间调制)波形。

音频信息被调制到脉冲波形中,脉冲波形的宽度与输入的音频信号的幅度成正比。

第二部分为脉冲控制的大电流开关放大器。

它的作用是把比较器输出的PWM 信号变成高电压、大电流的大功率PWM 信号。

能够输出的最大功率由负载、电源电压和晶体管允许流过的电流来决定。

第三部分为由LC 网络构成的低通滤波器。

其作用是将大功率PWM 波形中的声音信息还原出来。

利用一个低通滤波器,可以滤除PWM 信号中的交流成份,取出PWM 信号中的平均值,该平均值即为音频信号。

但由于此时电流很大,RC 结构的低通滤波器电阻会耗能,不能采用,必须使用LC 低通滤波器。

当占空比大于1:1的脉冲到来时,C 的充电时间大于放电时间,输出电平上升;窄脉冲到来时,放电时间长,输出电平下降,正好与原音频信号的幅度变化相一致,所以原音频信号被恢复出来。

D 类功放的工作原理见图3.23。

PWM 信号原音频信号波形比较器上的两个波形比较器输出的PWM 信号LPF 后的恢复信号波形(a )原理简图 (b )工作波形 图3.23 D 类功放原理图D类数字功率放大器对于数字音频信号输入时,经数字内插滤波器和等比特调制器后,即可得到脉冲宽度与数字音频的采样点数据成正比的PWM信号。

其中数字内插滤波器是在数字音频信号的数据之间再插入一些相关联的数据,以内插方式提高数字音频信号的采样点数(采样频率),等比特调制器是将数字信号的数据大小转换为脉冲的宽度,使输出信号的脉冲宽度与输入数据的大小成正比。

3.D类功放的要求(1)对功率管的要求。

D类功放的功率管要有较快的开关响应和较小的饱和压降。

D类功放设计考虑的角度与AB类功放完全不同。

此时功放管的线性已没有太大意义,更重要的是开关响应和饱和压降。

由于功放管处理的脉冲频率是音频信号的几十倍,且要求保持良好的脉冲前后沿,所以管子的开关响应要好。

另外,整机的效率全在于管子饱和压降引起的管耗。

所以,管子的饱和压降小不但效率高,且功放管的散热结构也能得到简化。

若干年前,这种高频大功率管的价格昂贵,限制了D类功放的发展,现在小电流控制大电流的MOSFET 已在Hi-Fi功放上得到广泛应用。

(2)对PWM调制电路的要求。

PWM调制电路也是D类功放的一个特殊环节,要把20kHz 以下的音频调制成PWM信号,三角波的频率至少要达到200kHz(三角波的频率应在音频信号频率的10~20倍以上)。

当频率过低时要达到同样要求的THD(总谐波失真)标准,则对无源LC低通滤波器的元件要求就高,结构复杂。

如果三角波的频率高,输出波形的锯齿小,就能更加接近原波形,使THD小,而且可以用低数值、小体积和精度要求相对差一些的电感和电容来构成低通滤波器,造价相应降低。

但是,晶体管的开关损耗会随频率的上升而上升,无源器件中的高频损耗、射频的聚肤效应都会使整机效率下降。

更高的调制频率还会出现射频干扰,所以调制频率也不能高于1MHz。

而在实际的中小功率D类数字功放中,当三角波的频率达到500kHz以上时,也可以直接由扬声器的音圈所呈现的电感来还原音频信号,而不用另外的LC低通滤波器。

另外在PWM调制器中,还要注意到调制用的三角波的形状要好、频率的准确性要高、时钟信号的抖晃率要低,这些参数都会影响到后面输出端由LPF所复原的音频信号的波形是否与输入端的原音频信号的波形完全相同,否则会使两者有差异而产生失真。

(3)对低通滤波器的要求。

位于驱动输出端与负载之间的无源LC低通滤波器也是对音质有重大影响的一个重要因数。

该低通滤波器工作在大电流下,负载就是音箱。

严格地讲,设计时应把音箱阻抗的变化一起考虑进去,但作为一个功放产品指定音箱是行不通的,所以D类功放与音箱的搭配中更有发烧友驰骋的天地。

实际证明,当失真要求在0.5%以下时,用二阶Butterworth最平坦响应低通滤波器就能达到要求。

如要求更高则需用四阶滤波器,这时成本和匹配等问题都必须加以考虑。

近年来,一般应用的D类功放已有集成电路芯片,用户只需按要求设计低通滤波器即可。

(4)D类功放的电路保护。

D类功率放大器在电路上必须要有过电流保护及过热保护。

此二项保护电路为D类功率IC或功率放大器所必备,否则将造成安全问题,甚至伤及为其供电的电源器件或整个系统。

过电流保护或负载短路保护的简单测试方法:可将任一输出端与电源端(Vcc)或地端(Ground)短路,在此状况下短路保护电路应被启动而将输出晶体3 / 8管关掉,此时将没有信号驱动喇叭而没有声音输出。

由于输出短路是属于一种严重的异常现象,在短路之后要回到正常的操作状态必需重置(Reset)放大器,有些IC则可在某一延迟(Delay)时间后自动恢复。

至于过热保护,其保护温度通常设定在150°~160°C,过热后IC 自动关掉输出晶体管而不再送出信号,待温度下降20°C~30°C之后自动回复到正常操作状态。

(5)D类功放的电磁干扰。

D类功率放大器必须要解决AB类功率放大器所没有的EMI (Electro Magnetic Interference,电磁干扰)问题。

电磁干扰是由于D类功率放大器的功率晶体管以开关方式工作,在高速开关及大电流的状况下所产生的。

所以D类功放对电源质量更为敏感。

电源在提供快速变化的电流时不应产生振铃波形或使电压变化,最好用环牛变压器供电,或用开关电源供电。

此外解决EMI的方案是使用LC电源滤波器或磁珠(bead)滤波器以过滤其高频谐波。

中高功率的D类功率放大器因为EMI太强目前采用LC滤波器来解决,小功率则用Bead处理即可,但通常还要配合PCB版图设计及零件的摆设位置。

比如,采用D类放大器后,D类放大器接扬声器的线路不能太长,因为在该线路中都携带着高频大电流,其作用犹如一个天线辐射着高频电磁信号。

有些D类放大器的接线长度仅可支持2cm,做得好的D类放大器则可支持到10cm。

3.3.2 D类功放实例下面以荷兰飞利浦公司生产的TDA8922功放芯片为例,对D类功放电路进行介绍。

TDA8922是双声道、低损耗的D类音频数字功率放大器,它的输出功率为2×25W。

具有如下特点:效率高(可达90%),工作电压范围宽(电源供电±12.5V~±30V),静态电流小(最大静流不超过75mA),失真低,可用于双声道立体声系统的放大(SE接法,Single-Ended)或单声道系统的放大(BTL接法,Bridge-Tied Load),双声道SE接法的固定增益为30dB,单声道BTL接法的固定增益为36dB,输出功率高(典型应用时2×25W),滤波效果好,内部的开关振荡频率由外接元件确定(典型应用为350kHz),并具有开关通断的“咔嗒/噼噗”噪声抑制,负载短路的过流保护,静电放电保护,芯片过热保护等功能。

广泛应用于平板电视、汽车音响、多媒体音响系统和家用高保真音响设备等。

1.内部结构与引脚功能TDA8922的内部结构如图3.24所示,包含两个独立的信号通道和这两个通道共用的振荡器与过热、过流保护及公共偏置电路。

每个信号通道主要包括脉宽调制和功率开关放大两个部分。

D 类数字功率放大器5 / 8图3.24 TDA8922内部结构(1)脉宽调制。

输入的模拟音频信号经电压放大后,与固定频率的三角波相比较,全部音频信息被调制在PWM 信号的宽度变化中。

三角波的产生由压控振荡器实现,三角波的频率由7脚外接的RC 定时元件确定。

比较器是一个带锁相环的脉宽调制电路,调制后的电路与功率输出级的门控电路相连,地线被连接到公共地端。

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