揚聲器D類功放問答

采用D類開關(guān)放大電路可明顯提高功放的效率。D類功放將音頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)閷挾入S信號幅度變化的高頻脈沖，控制功率管以相應(yīng)的頻率飽和導(dǎo)通或截止，功率管輸出的信號經(jīng)低通濾波器驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。因功率管大部分時間處于飽和導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)，功率損耗很小，其效率可達(dá)90%以上。典型的D類功放可提供200W輸出，效率達(dá)94%，諧波失真在1%~2.8%。

D類音頻放大器自推出以來一直以其高效率、小體積廣受設(shè)計人員的關(guān)注，近些年隨著價格的降低和可以媲美AB類音頻放大器的音頻質(zhì)量，在一些大眾化消費電子領(lǐng)域，包括家庭影院、DVD播放機、臺式音響、便攜式多媒體領(lǐng)域等，有逐漸取代AB類音頻放大器的趨勢，并贏得了很大的成長空間。

D類功放保真度不如線性放大器，但在很多場合已能滿足要求，例如汽車音響系統(tǒng)只要求低功率輸出時失真小于2%，滿功率輸出時小于5%，而且經(jīng)過改進(jìn)D類功放的性能還將有所提高。另外，D類功放不存在交越失真。

D類開關(guān)放大器的概念源于50年前，但因其工作頻率至少應(yīng)為音頻信號上限頻率（20kHz）的4~5倍，早期采用電子管、晶體管的電路在功率、效率等方面還不能充分體現(xiàn)其優(yōu)越性。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)了開關(guān)速度和導(dǎo)通損耗滿足要求的MOSFET，近年來又出現(xiàn)了集成前置驅(qū)動電路，如Harris公司的HIP4080，從而推動了D類功放的實用發(fā)展。D類功放所用的MOSFET為N溝道型，因為N型溝道MOSFET的導(dǎo)通損耗僅為相應(yīng)規(guī)格的P溝道MOSFET的1/3。

D類開關(guān)放大器由積分器、占空比調(diào)制器、開關(guān)驅(qū)動電路及輸出濾波器組成，采用半橋驅(qū)動的D類功放，它采用了固定頻率的占空比調(diào)制器，功率管輸出的方波信號與音頻信號混合作為負(fù)反饋信號送入積分器。積分器兼有濾波作用，輸出修正信號送占空比調(diào)制器，占空比調(diào)制器由比較器和三角波發(fā)生器組成，用修正信號對三角波進(jìn)行調(diào)制產(chǎn)生調(diào)制輸出，推動功率管工作。負(fù)反饋應(yīng)取自低通濾波器之前，否則因濾波后的信號與輸入的信號有相位差（二階濾波器可能引起180°的相位差），可能引起電路自激，需采用復(fù)雜的相位補償電路。

驅(qū)動功率管的調(diào)制信號為占空比隨音頻輸入信號變化的方波，半橋驅(qū)動電路以相反的相位驅(qū)動兩個功率管，一個導(dǎo)通時另一個截止。采用方波驅(qū)動是為了使MOSFET盡可能地改變工作狀態(tài)，減少其處于線性放大區(qū)的時間，從而減少熱損耗，提高效率。該電路的效率主要取決于功率管的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗。輸出濾波器將方波轉(zhuǎn)變?yōu)榉糯蟮囊纛l信號，推動揚聲器發(fā)聲。

軟失真是一個什么樣的狀態(tài)？

軟失真是指；在快到飽和前，功放的輸出就開始出現(xiàn)抑制，這樣一來；可以減少飽和時的諧波含量，D 類功放也有類似現(xiàn)象。你所看到的接近飽和時的振蕩，實質(zhì)是一并頻現(xiàn)象，實際頻率遠(yuǎn)超過20KHz，不會發(fā)出振蕩噪音。D類功放方案效率很高，電源電壓對效率的影響非常用限，在條件允許下；建議提高工作電壓來避免功放的飽和輸出來改善音質(zhì)。

揚聲器D 類功放和G 類功放如何選擇？

G 類功放是界與D 類和AB 類間的產(chǎn)物，沒有能擺脫AB 類的工作模式，只是從電源方面優(yōu)化了功耗，電源部分被復(fù)雜化，效率和阻尼系數(shù)也差很多。從指標(biāo)和實際性能看；D 類功放要好很多，G類不占任何優(yōu)勢。

揚聲器D 類功放與AB 類功放的區(qū)別？

D 類和AB 類功放，如同開關(guān)穩(wěn)壓和線性穩(wěn)壓器之間一樣，工作模式完全不同。D 類功放效率高達(dá)94％。

D 類功放的效率大概是多少？功耗如何計算？

D 類功放的損耗主要來源于兩方面，一方面在于它的輔助電路，內(nèi)部的音頻信號處理還有輔助電路等等，還有一部分的功率損耗來自于開關(guān)部分，不管是大小功放，輔助電路差別不是很大，主要是開關(guān)損耗部分差別比較大，總體來講，前級的模擬電路的功耗大體在一瓦左右，后級硬件的開關(guān)效率大約是百分之96，MOSFET 的功耗計算主要是來源于開關(guān)損耗和通態(tài)損耗兩部分。