選擇合適放大器提高便攜電子產品揚聲器效率分析

　　便攜式電子產品中的揚聲器放大器（用于免提和揚聲器話機工作等近場應用）通常需要驅動8Ω或4Ω的揚聲器。典型的收聽電平落在100至300mW范圍，但IC放大器通常能夠提供1至2.7W的平均輸出功率，峰值輸出則接近該電平的兩倍。

　　為了在8Ω負載上產生1.7W功率，揚聲器放大器必須向揚聲器負載提供5.2V峰值或約3.7V有效值的電壓。考慮到IR壓降方面的余量，一個1.7W的揚聲器放大器一般使用5.5V的電壓軌。如果用更大的開關可以實現更低的IR壓降，那么稍高于1.8W也有可能。這些輸出功率值具有1%的總諧波失真。在總諧波失真為10%時，可以產生更大的輸出功率。

　　一般來說，在便攜式音頻產品中，近場揚聲器不會再現高質量音頻。因此，揚聲器放大器通常無需達到耳機放大器的音頻性能。典型的音頻性能是全功率時1%的總諧波失真，10kHz帶寬和94dB信噪比。

　　與耳機放大器相比，效率對揚聲器放大器來說是一個更加重要的因素，因為揚聲器放大器的功率電平要高得多。耳機放大器的效率一般低于50%--這并不算高，但與具有4.7Wh容量的電池相比卻是很小的功耗（對正常收聽電平來說約為電池容量的0.01%）。然而，工作在1W的揚聲器放大器同樣50%的功耗卻等于0.5W，或約為電池容量的10%.

　　D類揚聲器放大器

　　耳機放大器和揚聲器放大器工作效率對比的重要性，是在一個或另一個收聽模式中所花時間的函數。比方說，蜂窩話機在揚聲器模式時會消耗更多的功率，因此效率就變得非常重要?？梢允褂镁€性放大器（如A/B類）來驅動揚聲器（過去經常如此），但今天首選的揚聲器驅動器卻是D類放大器。D類揚聲器放大器可以在很寬的輸出功率電平內保持高效率，而只有在功率電平低于全功率的1%至2%時，效率才開始下降。

　　D類放大器不是線性的，而是一種開關放大器。在開關放大器中，高頻載波（相對于音頻頻帶）會對音頻輸入信號進行調制，一般從100kHz至1MHz.因此，輸出級可以被“數字”切換（軌到軌），從而將輸出功率器件置于開（on）或關（off）狀態(tài)，這正是最高效率點。

　　開關放大器通常配置在電橋模式，以差分方式驅動揚聲器負載，這樣可以避免使用輸出交流耦合電容。因為電橋模式的放大器每個通道使用4個功率開關，所以體積是單端輸出級放大器的兩倍。然而，在給定電壓軌條件下，電橋模式輸出級的輸出功率卻是單端放大器的4倍。

　　D類放大器可以實現很高的效率，一般超過90%.但是使用這類放大器也有缺點。因為音頻內容現在是調制過的信號，所以必須通過某種低通濾波器（LPF）解調后，才能驅動揚聲器負載。不會造成效率損失或失真問題的大功率LPF不僅體積大，而且價格昂貴，因此，在便攜式設備中無法使用。

　　然而，便攜式設備中的揚聲器本身就是一個LPF，它可以向典型的載頻提供高阻抗。在像蜂窩話機這樣的便攜式設備中，經常將揚聲器用作LPF，并用它解調開關放大器的輸出信號。有時，在D類的輸出端串聯(lián)一些鐵氧體磁珠來減少大功率開關輸出所產生的電磁干擾（EMI）。由于揚聲器具有高阻抗，其調制信號僅耗散非常小的能量，因此能夠保持很好的效率。

　　但是當揚聲器放大器輸出和揚聲器負載之間使用長線，并且沒有獨立的低通濾波器時，使用開關放大器會帶來嚴重的EMI問題?；谶@個原因，如果耳機位于長線的末端，耳機放大器就不會使用D類放大器。因此，D類放大器應靠近揚聲器負載，以避免產生過多的電磁干擾輻射。

　　業(yè)界也經常使用其它類型的揚聲器放大器，但大多數是本文所述的線性和開關模式放大器設計的變體。在現代便攜式電子產品中，對更高電池能量的需求與日俱增。用于視頻內容的高分辨率大型彩色顯示器，高分辨率相機和閃存，以及大功率音頻輸出都會影響電池壽命。為了延長電池運行時間，提高音頻揚聲器放大器的效率隨即成為了重要的設計考慮因素。