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D类提高音频放大器的效率
发布时间：2017-01-06 06:21:59 来源：大电流电感厂家 查看： 次
D 类放大器比AB 类放大器的效率高得多。更高功率意味着消耗的功率更低，这使我们采用12V的D 类放大器时不必使用散热片，而与之相当的AB 类放大器则离不开散热片。在输出功率为10W的情况下，TPA3002D2为4 ohm时消耗功率仅为塑封电感3.7 W，而与其相当的AB 类放大器的功耗则高达14 W！
为什么某些D 类放大器要求过滤器，而其它的则不然？
无过滤器调制方案的开发大大减少乃至去除了输出过滤器的需求。无过滤器调制方案可最小化开关电流，这使我们可采用损耗很大的电感器甚至扬声器来代替LC小型固定电感器过滤器作为存储元素，并仍然可确保放大器的高效率。
传统的D 类调制方案就其差动输出而言，每个输出都有180度的相位差，并从接地到电源电压VCC发生改变。因此，差动预过滤 (pre-filtered) 输出在正负VCC之间变化，而已过滤的50% 忙闲度在负载中电压为零。请注意，尽管整个负载平均电压为零（50% 的忙闲度），输出电流峰值仍很高，这会导致过滤器损耗，并增加了电源电流。传统的调制方案需要LC过滤器，这样较高的切换电流可在LC过滤器中再循环，而不会被扬声器消耗掉。
在无过滤器调制方案中，各输出均从接地转换至电源电压。但是，VOUT+ 与VOUT- 现在是彼此同相的，没有输入。正电压情况下，VOUT+ 的忙闲度大于50%，而VOUT-的则小于50%。负电压情况下，VOUT+ 的忙闲度小于50%，而VOUT- 的大于50%。整个负载的电压在大多数切换周期中为零，从而大大减小了过滤器和/或扬声器中的I2R损耗。较低的切换损耗使扬声器可作为存储元件，同时仍能保证
尽管开关频率组件没有过滤出，但扬声器在开关频率上具备高阻抗，因此扬声器损耗的功率极小。扬声器还不能复制开关频率，即便扬声器可以，人耳也听不到高于约20 kHz的频率。
如果从放大器到扬声器的线迹较短，类似TPA2005D1的5V无过滤器D 类音频放大器在无输出过滤器时也能使用。TPA2005D1在扬声器线长为10厘米或更短无屏蔽时即通过了FCC与CE辐射测试。无线手持终端与PDA对于无过滤工字电感器的D 类而言均是极好的应用。类似TPA3001D1和T插件电感器PA3002D2的更高电压无过滤器D 类放大器要求在所有应用中均采用铁氧体磁珠过滤
如果设计不采用LC过滤器应不能通过幅射标准且频率敏感电路大于1 MHz的大功率电感塑封电感贴片电感器话，那么常可采用铁氧体磁珠过滤器。对必须通过FCC和CE标准的电路而言，这是一个很好的选择，因为上述两项标准仅测试大于30 MHz 的幅射，而铁氧体磁珠过滤器在削弱大于30MHz 的频率方面比LC过滤器的表现要好。如果选择铁氧体磁珠过滤器，那么应选择高频率下阻抗高的、且低频率下阻抗低的。
如果存在低频率 (< 1 MHz)EMI 敏感电路和/或从放大器至扬声器的引线较长，则须采用LC输出过滤器。
结论
通过将输入音频波形与三角波相对比，D 类音频放大器创建了脉宽调制PWM信号。D 类放大器通过感应元件输出PWM，传统D 类采用过滤电感器，而无过滤器D 类则采用扬声器音圈。D 类放大器比AB 类放大器效率更高，因为D 类放大器从电源获得所要求的输出功率，而非从电源获得所要求的电流，也不会在输出晶体管消耗剩余的功率。立体声AB 类放大器在从12V电源、4 ohm负载输出10W功率时消耗功率达14W，而TPA3002D2在相同条件下消耗功率仅为3.7 W。TPA3001D1与TPA3002D2采用的调制方案使其可采用铁氧体磁珠过滤器，而不必采用完全的LC过滤器。
参考书目
1、TPA2000D2 2-W无过滤器立体声D 类音频功率放大器数据表，德州仪器公司，2000年3月，出版号：SLOS291D； 平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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