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為AB類放大器改用D類放大器而擔憂？其實不必如此

發布時間：2019-12-17 責任編輯：wenwei

【導讀】你(ni)是(shi)否(fou)曾(zeng)想(xiang)過(guo)做(zuo)一(yi)件(jian)很(hen)有(you)意(yi)義(yi)的(de)大(da)事(shi)卻(que)又(you)擔(dan)心(xin)它(ta)很(hen)難(nan)做(zuo)到(dao)？然(ran)後(hou)，當(dang)你(ni)最(zui)終(zhong)鼓(gu)起(qi)勇(yong)氣(qi)去(qu)做(zuo)了(le)之(zhi)後(hou)，再(zai)回(hui)過(guo)頭(tou)來(lai)看(kan)，你(ni)會(hui)驚(jing)訝(ya)地(di)發(fa)現(xian)這(zhe)件(jian)事(shi)其(qi)實(shi)很(hen)容(rong)易(yi)。

我最近在與汽車音頻設計工程師討論汽車收音機解決方案不采用傳統的AB類放大器而改用D類放大器時，他們也是有這樣的擔憂。現在我們來談談我最常聽到的兩個主要問題：對印刷電路板（PCB）尺寸的影響和潛在的電磁幹擾（EMI）問題。

問題1：D類放大器會占用更多的PCB空間

常規的D類音頻放大器采用約400 kHz的開關頻率，需要使用8.2-µH或10-µH的電感器才能獲得理想的音頻效果。

而TI的TPA6304-Q1D類放大器采用2.1-MHz開關頻率。紋波電流的減少意味著可以使用更小更輕的3.3-µH電感器，如圖1所示。

圖1：電感器尺寸與開關頻率比較

TPA6304-Q1采用TI最新的混合信號製造技術，當與3.3-μH電感器一起使用時，整個4通道放大器解決方案（包括所有必需的無源元件）的總尺寸會縮小到272 mm2，如圖2所示。

圖2：TPA6304-Q1 4通道D類放大器

就這一點而言，圖3所示的整個TPA6304-Q1解決方案比傳統的AB類放大器更小。

圖3：TPA6304-Q1 D類放大器解決方案與AB類放大器的尺寸比較

問題2：D類放大器會引起電磁兼容性（EMC）問題

從本質上來說，D類音頻放大器會在每個時鍾周期內打開和關閉其輸出，而AB類放大器則不會打開和關閉。但這並不意味著D類放大器會引起無法解決的電磁兼容性（EMC）問題。

我想特別回顧一下TPA6304-Q1放大器設計緩解EMC問題的幾種方法：

● TPA6304-Q1放大器設計經過高度優化，可以處理整體EMC行為。此外，前麵所述的3.3-µH電感器是電感電容（LC）濾波器的一部分，它有助於將D類放大器輸出級上的高速開關瞬態的電磁兼容性降至最低。

● 如圖4所示，在400-kHz範圍內開關的傳統D類放大器產生直接位於AM波段內的諧波。這些諧波會產生降低AM接收器靈敏度的幹擾信號，從而妨礙AM廣播電台接收。因此，必須在這些400-kHz D類放大器設計上實施某種類型的EMI避免技術，以減輕這些AM波段諧波的影響。

圖4：典型400-kHz D類放大器諧波

通過在更高的2.1-MHz開關頻率下工作，TPA6304-Q1不再需要為AM波段實施EMI避免技術，因為TPA6304-Q1在AM波段上方提供了顯著的裕度。此設計也沒有任何會幹擾AM波段的低頻尖峰，如圖5所示。

圖5： TPA6304-Q1的高開關頻率高於AM波段

為了防止一些PCB布局設計出現EMI問題，TPA6304-Q1已經實施了Kilby Labs研發的專有擴頻技術。圖6說明了此功能如何幫助將窄帶能量源分散到更大的波段上，從而降低峰值能量。

圖6：擴頻技術背景

結論

TPA6304-Q1 2.1-MHz高開關頻率汽車D類音頻放大器滿足行業對下一代汽車收音機和外部放大器的需求。除了減少係統中的熱負荷外，此放大器的設計還解決了從AB類放大器轉換成D類放大器時備受關注的PCB尺寸和EMC問題。

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