D類放大器:低功耗高效率推動大規模普及

2020-12-05 電子產品世界

　　D類放大器的應用範圍非常廣泛，隨著技術的成熟，目前已進入大規模普及階段。針對其在器件成本、EMI等方面的問題，業內企業也提出了多種解決方案。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/97340.htm

　　D類放大器技術是三四年前被業內熱議的新技術，目前它已進入大規模普及階段。業界正在積極解決應用普及過程中的問題，如EMI(電磁幹擾)、成本和效率等。與此同時，集成技術也是一個不容忽視的趨勢。

　　轉入大規模普及階段

　　三四年前，D類放大器在業界掀起了一個新技術的小高潮。D類放大器採用脈衝調製方式將輸入信號轉換為數字脈衝，由MOSFET進行放大，再通過低通濾波器恢復出原始基帶信號。相較於傳統的AB類放大器，這種開關式的放大技術使其具備高轉換效率的優勢，其轉換效率可以達到80%-90%，而傳統AB類放大器的轉換效率僅在50%左右。

　　不過，近兩年業界談論D類放大器技術的文章越來越少。「其實這並不是D類放大器市場轉淡了，而是該技術已經比較成熟了。」ADI公司可攜式音頻產品線低功耗D類產品市場經理張楊女士對《中國電子報》記者介紹說，「而且，這兩年D類放大器開始進入了大規模的應用和普及階段，因此，業界對它的宣傳已經側重於多元化的應用了。」「估計市場上近1/3的手機已使用了D類放大器;32英寸以上的平板電視基本上也都採用了D類放大器;在組合音響、iPod音箱等應用中，D類放大器也越來越普遍。」恩智浦半導體多重市場產品部產品市場經理徐小林向《中國電子報》記者介紹D類放大器的普及情況時說，「除了上述音頻應用外，在馬達控制領域，D類放大器也漸漸有了少量應用，值得我們關注。」

　　美國美信集成電路產品公司中國區市場傳播及應用支持經理魏智也對《中國電子報》記者表示，隨著集成工藝的改進和相關技術的引入，現代D類放大器在線性度、佔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勢，目前，絕大多數應用都可以選擇適當的D類放大器。這些應用包括低功耗可攜式應用，如蜂窩電話和筆記本電腦，還包括大功率應用，如車載音響系統或平板顯示器。

　　除了音頻和工業市場外，D類放大器甚至進入了新能源市場。「雖然今天D類放大器的增長領域還主要集中在可攜式產品市場，但它的應用範圍非常廣泛。只要可以接受開關形式的應用，都可以採用它。」張楊說，「D類放大器的效率高，功率損失小、發熱量少，現在，在能源轉換市場，逆變器也採用了D類放大器的原理，由此可見它的應用範圍是相當廣泛的。」

　　降低成本改善EMI

　　在轉入大規模應用之後，業界正在積極解決D類放大器在應用中不斷出現的問題。

　　傳統D類放大器的一個主要缺點是它需要外部低通濾波器來恢復原始基帶信號，這不僅增加了方案總成本和電路板空間，也因濾波元件的非線性而給器件引入額外的失真。為此，美信開發了一種擴譜調製。據魏智介紹，實際開關頻率相對於標稱開關頻率的變化範圍可達到±10%，儘管開關波形在各個周期會隨機變化，但佔空比不受影響，因此輸出波形可以保留音頻信息;擴譜調製有效拓展了輸出信號的頻譜能量分布，使頻譜能量不集中在開關頻率及其各次諧波上。「換句話說，輸出頻譜的總能量沒有變，只是重新分布在更寬的頻帶內。這樣就降低了輸出端的高頻能量峰，因而將揚聲器電纜的EMI輻射降至最低。」她說，「雖然一些頻譜噪聲可能由擴譜調製引入音頻帶寬內，但這些噪聲可以被反饋環路的噪聲整形功能抑制掉。」藉助這一技術，美信推出了許多免去低通濾波器的D類放大器。美信新一代D類音頻功率放大器還在這項技術的基礎上增加了一項新的、正在申請專利的有源輻射抑制電路。該技術在不降低音頻性能的情況下進一步降低窄帶頻譜分量。

　　恩智浦則採用了多項專利來改善EMI問題，比如跳頻技術。目前，業內無低通濾波器的D類放大器主要集中在小功率產品部分，當功率較大或放大器和揚聲器的連線比較長時，仍需要加濾波器。

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