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干货分享:工程师教你如何设计D类放大器

发布日期:2022-04-17 点击率:53

滤波器以将电磁干扰(EMI)减至最小,并且避免以太多的高频能量驱动扬声器。为了保持开关输出级的功耗优点,要求该滤波器(见图3)是无损的(或接近于无损)。低通滤波器通常采用电容器和电感器,只有扬声器是耗能元件。

  差分开关输出级

  图3. 差分开关输出级和LC低通滤波器

  图4是A类放大器和B类放大器输出级功耗(PDISS)的理想值与 AD1994 D类放大器输出级功耗的测量值的比较。图中的曲线是指给定的音频正弦波信号的输出级功率与扬声器提供的负载功率(PLOAD)之间的关系。其中负载功率相对最大负载(PLOAD max)功率水平归一化,箝位的正弦波信号保证10%总谐波失真(THD)。图中的垂直线表示PLOAD开始箝位的位置。

  功耗比较

  图4. A类、B类放大器和D类放大器输出级的功耗比较

  可以看出,对于多种负载其功耗明显不同,尤其是在高端和中端值负载条件下。在箝位开始之初,D类放大器输出级的功耗约是B类放大器的1/2.5,是A类放大器的1/27。应当注意,消耗在A类放大器输出级的功率比传递到扬声器的功耗大,这是使用大的DC偏置电流的结果。

  输出级功率效率Eff定义如下:

  输出级功率效率Eff

  在箝位开始之初,A类放大器的Eff= 25%,B类放大器的Eff=78.5%,D类放大器的Eff=90%(见图5)。对于A类放大器和B类放大器,这些最佳例证经常在教科书中引用。

  输出功率比较

  图5. A类、B类和D类放大器输出级的功率效率比较

  功耗和功率效率的差异在中等功率水平处很大。这对于音频很重要,因为大音量音乐的长期平均功率水平要比达到PLOAD max的瞬时峰值水平低很多(为其1/5到1/20,取决于音乐类型)。因而,对于音频放大器,[PLOAD = 0.1×PLOAD max] 是一个合理的平均功率水平,按照这个功率水平评估PDISS。在这个功率水平,D类放大器输出级的功耗是B类放大器的1/9,是A类放大器的1/107。

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