增強(qiáng)高功率D類音頻放大器設(shè)計(jì)中的性能和可靠性
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電平變換
由于輸入電平轉(zhuǎn)換的要求，實(shí)現(xiàn)雙態(tài)D類放大器可能有一定難度。 在高功率D類放大器中，最好為功率MOSFET階段提供高壓供電軌(±VSS)。實(shí)際D類放大器設(shè)計(jì)中，±100Vdc電壓可以在8負(fù)載上產(chǎn)生高達(dá)600W的音頻功率。
大多數(shù)現(xiàn)有高電壓IC（HVIC）D類驅(qū)動(dòng)器缺乏將低壓調(diào)制部分轉(zhuǎn)為高壓電源部分的能力。能夠提供電平轉(zhuǎn)換的驅(qū)動(dòng)器有也有其他不足，這使得它很難成為D類操作的理想選擇（例如，驅(qū)動(dòng)器輸出接地端子采用負(fù)電壓軌，要求輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)電平轉(zhuǎn)換到負(fù)電源）。通過分立器件添加該項(xiàng)功能，成本高、設(shè)計(jì)難度大且占用大量空間，具備高電壓雙極供電接口的電平轉(zhuǎn)換解決方案是D類設(shè)計(jì)的顯著優(yōu)勢(shì)。
通常，大多數(shù)驅(qū)動(dòng)器解決方案不提供輸入輸出隔離，也不提供驅(qū)動(dòng)器間的隔離，因此需要額外元件提供電平轉(zhuǎn)換機(jī)制。
圖3：低壓數(shù)字調(diào)制器與高壓雙極輸出電源之間接口需要電平轉(zhuǎn)換
可靠性和噪聲抑制
現(xiàn)有的典型柵極驅(qū)動(dòng)器IC在20V/ns或更大的高電壓瞬變時(shí)容易發(fā)生鎖閉，通常情況下對(duì)高轉(zhuǎn)換速率瞬變?cè)肼暎◤墓β始?jí)反饋耦合到精確數(shù)字輸入端）沒有抑制作用。在試圖獲得最佳音頻保真度且保持本底噪聲盡可能低時(shí)，缺乏噪聲抑制是其主要劣勢(shì)。
高頻操作
D類柵極驅(qū)動(dòng)器的最佳特性之一是能夠在高開關(guān)頻率下運(yùn)行，且傳播延遲最小。這些特性使得在反饋路徑上的總循環(huán)延遲非常低，獲得盡可能好的噪聲性能。更高頻率下運(yùn)行也提高了“循環(huán)增益”，改善了放大器的失真性能?，F(xiàn)有的大多數(shù)HVIC驅(qū)動(dòng)器僅支持最高1MHz的調(diào)制頻率。
集成度
在當(dāng)今競(jìng)爭(zhēng)激烈的全球市場(chǎng)上，集成了所有這些特性的解決方案，將為D類放大器設(shè)計(jì)人員提供很大便利，他們可以通過縮短設(shè)計(jì)時(shí)間、減少元件數(shù)量、降低插入成本以及因較多器件數(shù)量而帶來的較低可靠性，從而使其產(chǎn)品盡早上市。
小結(jié)
D類放大器的特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了傳統(tǒng)模擬放大器，包括更低的THD、更小的電路板空間、更高的功率效率和更低的BOM成本。高集成的柵極驅(qū)動(dòng)器IC對(duì)系統(tǒng)構(gòu)架和音頻性能都有顯著的積極作用。Silicon Labs公司的Si8241/8244音頻驅(qū)動(dòng)器是首個(gè)集成所有特性到單一IC封裝的高功率D類放大器解決方案。這些柵極驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)包括：為最低THD和最佳功效提供高精度死區(qū)時(shí)間設(shè)置；無需為輸入信號(hào)電平轉(zhuǎn)換而增加復(fù)雜設(shè)計(jì)和器件數(shù)量；隔離的輸出驅(qū)動(dòng)器，簡(jiǎn)化雙態(tài)開關(guān)器實(shí)現(xiàn)；對(duì)瞬變電源有較高抑制力。要想了解有關(guān)Si824x D類音頻驅(qū)動(dòng)程序的更多內(nèi)容，以及如何利用這些柵極驅(qū)動(dòng)器為高保真音頻市場(chǎng)提供新的設(shè)計(jì)思路，請(qǐng)?jiān)L問：www.silabs.com/audio-driver。
評(píng)論