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工程师教你如何设计D类放大器

时间:12-21 来源:互联网 点击:

的电感器的形状也会影响EMI,正如上面所提到的。

  系统成本

  在使用D类放大器的音频系统中,有哪些重要因素影响其总体成本? 我们怎样才能将成本减至最低?

  D类放大器的有源器件是开关输出级和调制器。构成该电路的成本大致与模拟线性放大器相同。真正需要考虑的折衷是系统的其它元器件。

  D类放大器的低功耗节省了散热装置的成本(以及PCB面积),例如,散热片或风扇。D类集成电路放大器可采用比模拟线性放大器尺寸小和成本低的封装。当驱动数字音频源时,模拟线性放大器需要数模转换器(DAC)将音频信号转换为模拟信号。对于处理模拟输入的D类放大器也需如此转换,但对于数字输入的D类放大器有效地集成了DAC功能。

  另一方面,D类放大器的主要成本缺点是LC滤波器。LC滤波器的元器件,尤其是电感器,占用PCB面积并且增加成本。在大功率放大器中,D类放大器的总体系统成本仍具有竞争力,因为在散热装置节省的大量成本可以抵消LC滤波器的成本。但是在低成本、低功耗应用中,电感器的成本很高。在极个别情况下,例如,用于蜂窝电话的低成本放大器,放大器IC的成本可能比LC滤波器的总成本还要低。即使是忽略成本方面的考虑,LC滤波器占用的PCB面积也是小型应用中的一个问题。

  为了满足这些考虑,有时会完全取消LC滤波器,以采用无滤波放大器设计。这样可节省成本和PCB面积,虽然失去了低通滤波器的好处。如果没有滤波器,EMI和高频功耗的增加将会不可接受,除非扬声器采用电感式并且非常靠近放大器,电流环路面积最小,而且功率水平保持很低。尽管这种设计在便携式应用中经常采用,例如,蜂窝电话,但不适合大功率系统,例如,家庭音响。

  另一种方法是将每个音频通道所需要的LC滤波器元器件数减至最少。这可以通过使用单端半桥输出级实现,它需要的电感器和电容器数量是差分全桥电路的一半。但如果半桥输出级需要双极性电源,那么与产生负电源相关的成本可能就会过高,除非负电源已经有一些其它目的,或放大器有足够多的音频通道,以分摊负电源成本。另外,半桥也可从单电源供电,但这样会降低输出功率并且经常需要使用一个大的隔直流电容器。

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