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数字功放领域电感应用指南

《中国音频放大器行业发展深度分析与投资前景预测报告(2022-2029年)》显示,全球音频放大器市场销售额由2016年的1357.34百万美元增长至2020年的1620.13百万美元;并预计2027年全球音频放大器市场销售额将达到2331.89百万美元。

在各类音频放大器中,D类功放是应用最广泛的。有别于高损耗的 A 类、直流偏置 B 类、或介于A 类和 B 类之间的AB 类,D类数字功放具有失真小、噪音低、动态范围大等特点、在音质的冷暖度、解析力、低频的震撼力度方面具有不可比拟的优势:首先,它具有极强的高效率和极低的谐波失真及噪声水平,有助于产生更少的热耗散;其次,更高的功率密度有助于节省电路板空间和成本;最后,D类放大器可用于设计克服许多潜在的开关噪声,并且可以更好地调整调谐灵活性,因此与线性放大器相比,D类功放仍然可以保持较高水平的整体音质,从而使得在音质、功率效率和密度之间的权衡成本通常是可承受的。

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随着高能效电子产品的不断开发、对车载信息娱乐系统牵引力的需求增加,D类功放需求持续攀升,未来D类功放将成为音频放大器主要的增长点。据数据,2020-2027年,全球D类功放销售额将从693.54百万美元增长到1037.92百万美元,在全球音频放大器市场销售额的比重将由42.8%增长至44.5%。

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(数据来源:观研报告网)

D类数字功放相关设计方法

扬声器的工作原理是电动机,这意味着通过负载的电流方向必须从正极摆动到负极(另一个方向),因此BTL(桥接负载)是D类放大器中最常见的输出配置。由于这两个同步降压驱动器将连接在差分开关级中扬声器负载的两端,并且每个方向都带有半桥调节,因此这种全控制属于全桥转换器。首选全桥转换这种方式不仅是由于更好的栅极控制可以避免击穿问题,而且因为电荷泵问题存在于单个半桥配置中会显著提高噪声水平,从而降低输出质量并导致 EMI问题。同样重要的是,为保证D类放大器的整体性能,输出LC滤波器必须经过优化以实现最低的功率损耗并免受音质的干扰。

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01 全桥转换器

高边开关和低边开关之间的死区时间是指两个开关中的其中一个接通而另一个断开的时间,反之亦然。如果在操作范围内可能设置了一个狭窄的死区时间是非常危险的,因为当两个开关都在那里导通时,电源(此处为 PVDD)将直接接地并导致电路短路 - 这称为击穿。为了更好地避免这种情况发生,半桥配置通常被全桥转换器取代。正如上所述,当另一个开关方向为接通时,存储在半桥单输出电感中的电荷将被换向回电源,从而将电流拉回源极。这种泵浦效应会因高谐波失真而严重影响D 类放大器。

在全桥转换中,两个输出电感扼流圈由每侧的两个开关分别驱动。此处装置的全桥转换器不会发生电荷泵浦,因为当反向电流循环时,能量将在开关腿的另一侧消耗。

推荐的科达嘉产品:

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02 系统电源

数字功放的电源因功率级别而异,因此其拓扑结构取决于哪个电源可以达到最佳功率效率并能够提供稳定的AVDD 和 PVDD。

推荐的科达嘉产品:

CPSQ / TCB / PK / PKS / SPBL / SPRH / CPER / CPCE / CSCF / VSRU /CSBL / CSBX /CSEB / CSEC

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03 信号传输

Signal Transmission

数字媒体被压缩后发送到接收解码器,最终用于为数字功放生成音频输入。为消除由环路不平衡阻抗和导体偶尔引起的传输或数据链噪声的干扰

为了消除传输或数据链噪声的干扰,通常是由环路不平衡阻抗和导体耦合引起的,必须使用共模扼流圈(CMC)来抑制传输线或接口的噪声。

推荐的科达嘉产品:CSTP / CSTA / CSTC

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作为专业的电感器制造商,科达嘉电子拥有多个不同系列的产品,具有极低的交流电阻和小体积尺寸,并具备高饱和、低损耗、高功率密度以及抗电磁干扰能力强等优点,为上述D类数字功放的设计方法提供解决方案。



THE END
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