功放输出LC滤波器设计及器件选型

o2 j o2
Q
o2
20 15 10
Effect of Q on Frequency Response Peaking
jQ Q
5
Critically Damped - Ideal
0
|H(jw)| (dB)
Q 1 peaking
-5
2
-10
Q
1 2
critically damped
主要影响80MHz～200MHz。
下列位置为什么不能选择Y5V电容
C_BS电容：
此位置的电容只能用X7R或X5R材质的电容； 此电容的作用是给半桥上MOSFET驱动供电； 因为上MOSFET是N沟道的,所以Vgs必须大于Vgs(th); 工作原理是：当下MOSFET导通时，GVDD通过内部boost二极管给C12充电,当下MOSFET关闭时,VBSL=GVDD-

1
RBTL s(2CBTL
/2 Cg
) RBTL
/
2
H Diff
(s)

VOUT (s) VIN (s)

1
s
LBTL RBTL /
2

1 LBTL
(2CBTL
Cg ) s2
LC滤波器的截止频率
fcutoff 2
1 LBTL (2CBTL Cg )
Q RL 2CBTL Cg
1 s L RL
1 LC s2

LC s2 s 1
RL C

1 LC

A s2 s o
Q
o2
f cutoff
2
1 LC
LC滤波器的截止频率
Q RL
C L
A

1 LC

o 2
SE输出的Q & Peaking
H ( jo )

o2

s2
2 LBTL
LC滤波器的截止频率
f cutoff
2
1 LBTL Cg
BD调制模式 – BTL
共模模式
Lbtl
Vin +
Lbtl Vin -
+ Cg Vout+
-
+ Cg Vout-
-
ZCM
(s)

sLBTL

1 sCg
H CM
(s)

VOUT (s) VIN (s)

1
1 s 2 LBTLCg
fcutoff 2
1 LBTL Cg
其共模阻抗为：
ZCM
(s)

sLBTL

1 sCg
如果Fcutoff和功放工作频率比较接近，会造成共模阻抗ZCM过小，从而造成输出共模电流过大，甚至过流保 护。
Y5V材质电容由于受温度、频率、电压以及使用时间等因素的影响，实际容量非常小，会造成上面的问题。
2
LBTL
• 没有共模信号，所以只需注意差模阻抗和频响即可；
BD调制模式 – BTL
差模模式
Z Diff
(s)

sLBTL

1
RBTL / 2 sCg RBTL
/
2Fra Baidu bibliotek
H Diff (s) Q RL

VOUT (s) VIN (s)
Cg

1
s

1 LBTL RBTL / 2
LBTL
Cg
• 有共模信号，一定要注意共模阻抗； • 要保证cufoff频率远小于功放工作频率。
BD调制模式，但是用AD模式的滤波电路？
差模信号的截止频率：
fcutoff 2
1 L (2CBTL Cg )
共模信号的截止频率：
f cutoff
2
1 L Cg
Vd+VLOUT，给上驱动供电.
如果此电容容量过小,会造成上MOSFET驱动不足,从而引起功放发热,甚至损坏；
Y5V材质电容由于受温度、频率、电压以及使用时间等因素的影响，实际容量非常小，会造成上面的问题。
LC滤波电容
此位置的电容只能用X7R、X5R或薄膜电容；
L1和C2组成一个二阶低通滤波器，其截止频率为
功放输出LC滤波器的设计
•输出电容材质的选择； •电感和电容容量的计算
输出电容材质的选择-----瓷片电容的种类
常见的型号
COG（NPO）材质的温度特性及频率特性是所有材质里面最 好的，但容量一般做不大，一般都不到0.1uF；X7R特性其 次，Y5V最差。 功放输出部分的瓷介一般都大于0.1uF，所以推荐选用X7R， 或者降级使用X5R的。
下列位置为什么不能选择Y5V电容
C_BS
Cout
Why？
高频，等于功放的工作频率，200kHz～400kHz,如 TPA3110为300kHz；
大电流；
工作环境温度比较高；
输入滤波电容
此电容非强制用X5R或X7R的；
此电容主要是为了解决EMC问题，如果EMC可以， Y5V也可以；
Long wires act as antenna
VDD
Gnd
为什么需要LC滤波器
• 主要是为了改善 EMC, 尤其是喇叭线比较长时(>10cm) • 一定要记住LC滤波器要靠近功放,L靠近功放，C靠近L。
Integrated Class-D Amplifier
Power MOSFETs
power
VDD
LO+
out +
-
CO+
out -
+
ground
LOCO-
LC filter removes HF switching in long wires
VDD Gnd
VDD VDD / 2 Gnd
Basic Theory – SE（single end）
1
H (s) VOUT (s) VIN (s)
-15 Over Damped - High Frequency Loss
-20
C
1
o RL 2
L .RL 2
o
-25
Butterworth -30 103
104 Freq (Hz)
Q=0.707 Q=1.4 Q=0.3
105
Modulations
• AD 调制
•
• Out+和Out- 完全反向
电容特性曲线
电容特性曲线
电感和电容容量计算
电感和电容容量计算------为什么需要LC滤波器
• 主要是为了改善 EMC, 尤其是喇叭线比较长时 (>10cm)
Integrated Class-D Amplifier
Power MOSFETs
power
VDD
out +
-
out -
+
ground
•
• 没有共模信号
•
不不同同的的调调制制模模式式导导致致不不同同架架构构的的LLCC滤滤波波器器..
BD 调制 Out+和Out- 同相，只是占空比差异 有共模和差模信号
传统的AD调制模式 - BTL
Lbtl Out +
Lbtl Out -
Cg Cbtl
Rbtl Cg
Z Diff
(s)

sLBTL