為AB類放大器改用D類放大器而擔(dān)憂？其實(shí)不必如此

你是否曾想過做一件很有意義的大事卻又擔(dān)心它很難做到？然后，當(dāng)你最終鼓起勇氣去做了之后，再回過頭來看，你會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)這件事其實(shí)很容易。

我最近在與汽車音頻設(shè)計(jì)工程師討論汽車收音機(jī)解決方案不采用傳統(tǒng)的AB類放大器而改用D類放大器時(shí)，他們也是有這樣的擔(dān)憂?，F(xiàn)在我們來談?wù)勎易畛Ｂ牭降膬蓚€(gè)主要問題：對(duì)印刷電路板（PCB）尺寸的影響和潛在的電磁干擾（EMI）問題。

問題1：D類放大器會(huì)占用更多的PCB空間

常規(guī)的D類音頻放大器采用約400 kHz的開關(guān)頻率，需要使用8.2-μH或10-μH的電感器才能獲得理想的音頻效果。

而TI的TPA6304-Q1D類放大器采用2.1-MHz開關(guān)頻率。紋波電流的減少意味著可以使用更小更輕的3.3-μH電感器，如圖1所示。

圖1：電感器尺寸與開關(guān)頻率比較

TPA6304-Q1采用TI最新的混合信號(hào)制造技術(shù)，當(dāng)與3.3-μH電感器一起使用時(shí)，整個(gè)4通道放大器解決方案（包括所有必需的無源元件）的總尺寸會(huì)縮小到272 mm²，如圖2所示。

圖2：TPA6304-Q1 4通道D類放大器

就這一點(diǎn)而言，圖3所示的整個(gè)TPA6304-Q1解決方案比傳統(tǒng)的AB類放大器更小。

圖3：TPA6304-Q1 D類放大器解決方案與AB類放大器的尺寸比較

問題2：D類放大器會(huì)引起電磁兼容性（EMC）問題

從本質(zhì)上來說，D類音頻放大器會(huì)在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)打開和關(guān)閉其輸出，而AB類放大器則不會(huì)打開和關(guān)閉。但這并不意味著D類放大器會(huì)引起無法解決的電磁兼容性（EMC）問題。

我想特別回顧一下TPA6304-Q1放大器設(shè)計(jì)緩解EMC問題的幾種方法：

•          TPA6304-Q1放大器設(shè)計(jì)經(jīng)過高度優(yōu)化，可以處理整體EMC行為。此外，前面所述的3.3-μH電感器是電感電容（LC）濾波器的一部分，它有助于將D類放大器輸出級(jí)上的高速開關(guān)瞬態(tài)的電磁兼容性降至最低。

•    如圖4所示，在400-kHz范圍內(nèi)開關(guān)的傳統(tǒng)D類放大器產(chǎn)生直接位于AM波段內(nèi)的諧波。這些諧波會(huì)產(chǎn)生降低AM接收器靈敏度的干擾信號(hào)，從而妨礙AM廣播電臺(tái)接收。因此，必須在這些400-kHz D類放大器設(shè)計(jì)上實(shí)施某種類型的EMI避免技術(shù)，以減輕這些AM波段諧波的影響。

圖4：典型400-kHz D類放大器諧波

• 通過在更高的2.1-MHz開關(guān)頻率下工作，TPA6304-Q1不再需要為AM波段實(shí)施EMI避免技術(shù)，因?yàn)門PA6304-Q1在AM波段上方提供了顯著的裕度。此設(shè)計(jì)也沒有任何會(huì)干擾AM波段的低頻尖峰，如圖5所示。

圖5： TPA6304-Q1的高開關(guān)頻率高于AM波段

為了防止一些PCB布局設(shè)計(jì)出現(xiàn)EMI問題，TPA6304-Q1已經(jīng)實(shí)施了Kilby Labs研發(fā)的專有擴(kuò)頻技術(shù)。圖6說明了此功能如何幫助將窄帶能量源分散到更大的波段上，從而降低峰值能量。

圖6：擴(kuò)頻技術(shù)背景

結(jié)論

TPA6304-Q1 2.1-MHz高開關(guān)頻率汽車D類音頻放大器滿足行業(yè)對(duì)下一代汽車收音機(jī)和外部放大器的需求。除了減少系統(tǒng)中的熱負(fù)荷外，此放大器的設(shè)計(jì)還解決了從AB類放大器轉(zhuǎn)換成D類放大器時(shí)備受關(guān)注的PCB尺寸和EMC問題。