Question and answer of loudspeaker class D power amplifier
Time:2022-02-12
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揚聲器D類功放有哪些優(yōu)點?
采用D類開關放大電路可明顯提高功放的效率。D類功放將音頻信號轉變?yōu)閷挾入S信號幅度變化的高頻脈沖,控制功率管以相應的頻率飽和導通或截止,功率管輸出的信號經低通濾波器驅動揚聲器發(fā)聲。因功率管大部分時間處于飽和導通和截止狀態(tài),功率損耗很小,其效率可達90%以上。典型的D類功放可提供200W輸出,效率達94%,諧波失真在1%~2.8%。
D類音頻放大器自推出以來一直以其高效率、小體積廣受設計人員的關注,近些年隨著價格的降低和可以媲美AB類音頻放大器的音頻質量,在一些大眾化消費電子領域,包括家庭影院、DVD播放機、臺式音響、便攜式多媒體領域等,有逐漸取代AB類音頻放大器的趨勢,并贏得了很大的成長空間。 矽源特科技ChipSourceTek
D類功放保真度不如線性放大器,但在很多場合已能滿足要求,例如汽車音響系統(tǒng)只要求低功率輸出時失真小于2%,滿功率輸出時小于5%,而且經過改進D類功放的性能還將有所提高。另外,D類功放不存在交越失真。
D類開關放大器的概念源于50年前,但因其工作頻率至少應為音頻信號上限頻率(20kHz)的4~5倍,早期采用電子管、晶體管的電路在功率、效率等方面還不能充分體現(xiàn)其優(yōu)越性。20世紀80年代出現(xiàn)了開關速度和導通損耗滿足要求的MOSFET,近年來又出現(xiàn)了集成前置驅動電路,如Harris公司的HIP4080,從而推動了D類功放的實用發(fā)展。D類功放所用的MOSFET為N溝道型,因為N型溝道MOSFET的導通損耗僅為相應規(guī)格的P溝道MOSFET的1/3。矽源特科技ChipSourceTek
D類開關放大器由積分器、占空比調制器、開關驅動電路及輸出濾波器組成,采用半橋驅動的D類功放,它采用了固定頻率的占空比調制器,功率管輸出的方波信號與音頻信號混合作為負反饋信號送入積分器。積分器兼有濾波作用,輸出修正信號送占空比調制器,占空比調制器由比較器和三角波發(fā)生器組成,用修正信號對三角波進行調制產生調制輸出,推動功率管工作。負反饋應取自低通濾波器之前,否則因濾波后的信號與輸入的信號有相位差(二階濾波器可能引起180°的相位差),可能引起電路自激,需采用復雜的相位補償電路。矽源特科技ChipSourceTek
驅動功率管的調制信號為占空比隨音頻輸入信號變化的方波,半橋驅動電路以相反的相位驅動兩個功率管,一個導通時另一個截止。采用方波驅動是為了使MOSFET盡可能地改變工作狀態(tài),減少其處于線性放大區(qū)的時間,從而減少熱損耗,提高效率。該電路的效率主要取決于功率管的開關損耗和導通損耗。輸出濾波器將方波轉變?yōu)榉糯蟮囊纛l信號,推動揚聲器發(fā)聲。矽源特科技ChipSourceTek
軟失真是一個什么樣的狀態(tài)?
軟失真是指;在快到飽和前,功放的輸出就開始出現(xiàn)抑制,這樣一來;可以減少飽和時的諧波含量,D 類功放也有類似現(xiàn)象。你所看到的接近飽和時的振蕩,實質是一并頻現(xiàn)象,實際頻率遠超過20KHz,不會發(fā)出振蕩噪音。D類功放方案效率很高,電源電壓對效率的影響非常用限,在條件允許下;建議提高工作電壓來避免功放的飽和輸出來改善音質。矽源特科技ChipSourceTek
揚聲器D類功放和G類功放如何選擇?
G類功放是界與D類和AB類間的產物,沒有能擺脫AB類的工作模式,只是從電源方面優(yōu)化了功耗,電源部分被復雜化,效率和阻尼系數(shù)也差很多。從指標和實際性能看;D類功放要好很多,G類不占任何優(yōu)勢。矽源特科技ChipSourceTek
揚聲器D類功放與AB類功放的區(qū)別?
D類和AB類功放,如同開關穩(wěn)壓和線性穩(wěn)壓器之間一樣,工作模式完全不同。D類功放效率高達94%。矽源特科技ChipSourceTek
D類功放的效率大概是多少?功耗如何計算?
D類功放的損耗主要來源于兩方面,一方面在于它的輔助電路,內部的音頻信號處理還有輔助電路等等,還有一部分的功率損耗來自于開關部分,不管是大小功放,輔助電路差別不是很大,主要是開關損耗部分差別比較大,總體來講,前級的模擬電路的功耗大體在一瓦左右,后級硬件的開關效率大約是百分之96,MOSFET的功耗計算主要是來源于開關損耗和通態(tài)損耗兩部分。
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