D類(lèi)放大器：低功耗高效率推動(dòng)大規(guī)模普及

　　D類(lèi)放大器的應(yīng)用范圍非常廣泛，隨著技術(shù)的成熟，目前已進(jìn)入大規(guī)模普及階段。針對(duì)其在器件成本、EMI等方面的問(wèn)題，業(yè)內(nèi)企業(yè)也提出了多種解決方案。

　　D類(lèi)放大器技術(shù)是三四年前被業(yè)內(nèi)熱議的新技術(shù)，目前它已進(jìn)入大規(guī)模普及階段。業(yè)界正在積極解決應(yīng)用普及過(guò)程中的問(wèn)題，如EMI(電磁干擾)、成本和效率等。與此同時(shí)，集成技術(shù)也是一個(gè)不容忽視的趨勢(shì)。

　　轉(zhuǎn)入大規(guī)模普及階段

　　三四年前，D類(lèi)放大器在業(yè)界掀起了一個(gè)新技術(shù)的小高潮。D類(lèi)放大器采用脈沖調(diào)制方式將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，由MOSFET進(jìn)行放大，再通過(guò)低通濾波器恢復(fù)出原始基帶信號(hào)。相較于傳統(tǒng)的AB類(lèi)放大器，這種開(kāi)關(guān)式的放大技術(shù)使其具備高轉(zhuǎn)換效率的優(yōu)勢(shì)，其轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到80%-90%，而傳統(tǒng)AB類(lèi)放大器的轉(zhuǎn)換效率僅在50%左右。

　　不過(guò)，近兩年業(yè)界談?wù)揇類(lèi)放大器技術(shù)的文章越來(lái)越少。“其實(shí)這并不是D類(lèi)放大器市場(chǎng)轉(zhuǎn)淡了，而是該技術(shù)已經(jīng)比較成熟了。”ADI公司便攜式音頻產(chǎn)品線低功耗D類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理張楊女士對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者介紹說(shuō)，“而且，這兩年D類(lèi)放大器開(kāi)始進(jìn)入了大規(guī)模的應(yīng)用和普及階段，因此，業(yè)界對(duì)它的宣傳已經(jīng)側(cè)重于多元化的應(yīng)用了。”“估計(jì)市場(chǎng)上近1/3的手機(jī)已使用了D類(lèi)放大器;32英寸以上的平板電視基本上也都采用了D類(lèi)放大器;在組合音響、iPod音箱等應(yīng)用中，D類(lèi)放大器也越來(lái)越普遍。”恩智浦半導(dǎo)體多重市場(chǎng)產(chǎn)品部產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理徐小林向《中國(guó)電子報(bào)》記者介紹D類(lèi)放大器的普及情況時(shí)說(shuō)，“除了上述音頻應(yīng)用外，在馬達(dá)控制領(lǐng)域，D類(lèi)放大器也漸漸有了少量應(yīng)用，值得我們關(guān)注。”

　　美國(guó)美信集成電路產(chǎn)品公司中國(guó)區(qū)市場(chǎng)傳播及應(yīng)用支持經(jīng)理魏智也對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者表示，隨著集成工藝的改進(jìn)和相關(guān)技術(shù)的引入，現(xiàn)代D類(lèi)放大器在線性度、占用電路板空間等方面的特性都得到了改善，再加上它的高效率優(yōu)勢(shì)，目前，絕大多數(shù)應(yīng)用都可以選擇適當(dāng)?shù)腄類(lèi)放大器。這些應(yīng)用包括低功耗便攜式應(yīng)用，如蜂窩電話和筆記本電腦，還包括大功率應(yīng)用，如車(chē)載音響系統(tǒng)或平板顯示器。

　　除了音頻和工業(yè)市場(chǎng)外，D類(lèi)放大器甚至進(jìn)入了新能源市場(chǎng)。“雖然今天D類(lèi)放大器的增長(zhǎng)領(lǐng)域還主要集中在便攜式產(chǎn)品市場(chǎng)，但它的應(yīng)用范圍非常廣泛。只要可以接受開(kāi)關(guān)形式的應(yīng)用，都可以采用它。”張楊說(shuō)，“D類(lèi)放大器的效率高，功率損失小、發(fā)熱量少，現(xiàn)在，在能源轉(zhuǎn)換市場(chǎng)，逆變器也采用了D類(lèi)放大器的原理，由此可見(jiàn)它的應(yīng)用范圍是相當(dāng)廣泛的。”

　　降低成本改善EMI

　　在轉(zhuǎn)入大規(guī)模應(yīng)用之后，業(yè)界正在積極解決D類(lèi)放大器在應(yīng)用中不斷出現(xiàn)的問(wèn)題。

　　傳統(tǒng)D類(lèi)放大器的一個(gè)主要缺點(diǎn)是它需要外部低通濾波器來(lái)恢復(fù)原始基帶信號(hào)，這不僅增加了方案總成本和電路板空間，也因?yàn)V波元件的非線性而給器件引入額外的失真。為此，美信開(kāi)發(fā)了一種擴(kuò)譜調(diào)制。據(jù)魏智介紹，實(shí)際開(kāi)關(guān)頻率相對(duì)于標(biāo)稱(chēng)開(kāi)關(guān)頻率的變化范圍可達(dá)到±10%，盡管開(kāi)關(guān)波形在各個(gè)周期會(huì)隨機(jī)變化，但占空比不受影響，因此輸出波形可以保留音頻信息;擴(kuò)譜調(diào)制有效拓展了輸出信號(hào)的頻譜能量分布，使頻譜能量不集中在開(kāi)關(guān)頻率及其各次諧波上。“換句話說(shuō)，輸出頻譜的總能量沒(méi)有變，只是重新分布在更寬的頻帶內(nèi)。這樣就降低了輸出端的高頻能量峰，因而將揚(yáng)聲器電纜的EMI輻射降至最低。”她說(shuō)，“雖然一些頻譜噪聲可能由擴(kuò)譜調(diào)制引入音頻帶寬內(nèi)，但這些噪聲可以被反饋環(huán)路的噪聲整形功能抑制掉。”借助這一技術(shù)，美信推出了許多免去低通濾波器的D類(lèi)放大器。美信新一代D類(lèi)音頻功率放大器還在這項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了一項(xiàng)新的、正在申請(qǐng)專(zhuān)利的有源輻射抑制電路。該技術(shù)在不降低音頻性能的情況下進(jìn)一步降低窄帶頻譜分量。

　　恩智浦則采用了多項(xiàng)專(zhuān)利來(lái)改善EMI問(wèn)題，比如跳頻技術(shù)。目前，業(yè)內(nèi)無(wú)低通濾波器的D類(lèi)放大器主要集中在小功率產(chǎn)品部分，當(dāng)功率較大或放大器和揚(yáng)聲器的連線比較長(zhǎng)時(shí)，仍需要加濾波器。