4通道D類音頻放大器原理及設計

測量的性能

我們在正弦信號頻率為1kHz、1Vrms及4Ω負載阻抗的情況下，測量每個通道的效率、總諧波失真加噪聲(THD+N)和EMI性能。另外，我們?yōu)橛蓤D2展示的4通道D類音效放大器設計進行測量，顯示其一流的隔離和串音性能。相關電路版的電源電壓有±35V，自振頻率則為400kHz。

如圖3所示，在4Ω負載、功率輸出為低于50W至120W的情況下，每通道的效率約為90%。對高通道效率作出貢獻的主要因素包括產生低通態(tài)和開關耗損的DirectFET MOSFET IRF6665。同時，因為集成式驅動器提供了安全死區(qū)時間，所以設計沒有出現(xiàn)交叉導通。

圖3：在4Ω負載下，功率輸出從低于50W輸出提高到120W，測量的效率曲線顯示每條通道的效率約為90%。

如此高的功效使這款4通道設計能夠處理八分之一的持續(xù)額定功率，也就是一般安全所需的正常工作環(huán)境，而無需使用任何額外的散熱片或強制空氣冷卻。

同樣地，針對失真進行的測試顯示，在廣泛的輸出功率范圍內，每條通道的THD+N性能都是一樣的。如圖4所示，當每條通道低于50W時THD+N便會小于0.01%，并會隨著輸出功率上升而增加。例如，當每條通道的輸出為100W左右，失真程度便會上升到0.02%。這種性能在整個20Hz到20kHz的音頻范圍內都會保持一致，即使輸出功率由每通道10W增加到50W(4Ω負載下)也不會改變。如圖5所示，每個通道的基噪在整個音頻范圍內都維持在-80dBv以下。噪聲是在無信號輸入和400kHz的自振頻率下測量。

圖4：當每個通道低于50W時，總諧波失真加噪聲(THD+N)便會少于0.01%，并會隨著輸出功率上升而開始增加。

為通道隔離進行的類似測試表明，在每條通道的輸出功率為60W的情況下，通道1和3，以及通道1和4之間的串音在整個音頻范圍內都優(yōu)于-70dB。

同時，該設計在1kHz信號頻率下提供-68dB的良好電源抑制比(PSRR)。高PSRR源自驅動器的自振頻率。從而使得4通道D類放大器即使使用非穩(wěn)壓電源，也能夠提供卓越的性能。

圖5：當無信號輸入時，每條通道的基噪在整個音頻范圍內都保持低于-80dBv。

本文小結

采用IRS2093M集成式驅動器的4通道D類音頻放大器解決方案，其效率、THD+N和EMI性能都可與單通道設計匹敵。此外，在整個可聽范圍內，基噪維持在-80dBv以下。同時，通道之間擁有出色的隔離來保持互調失真(IMD)處于最低水平，以提供理想的音效性能。隨著高效率免除了對散熱片的需要，集成式音頻驅動器成功以減少一半的占位面積實現(xiàn)了4通道D類音頻放大器解決方案。