圖 2：四通道和六通道音頻架構(gòu)比較。添加兩個(gè)通道可以獨(dú)立驅(qū)動(dòng)低音揚(yáng)聲器，限制門共振并使更高的聲音保真度成為可能。

    將它們與 D 類放大器的初始產(chǎn)品進(jìn)行比較時(shí)，AB 類放大器具有不產(chǎn)生 EMI 的固有優(yōu)勢(shì)。

    AB 類放大器的缺點(diǎn)（50% 的工作效率導(dǎo)致相對(duì)較高的功耗和散熱）隨著音頻系統(tǒng)變得更加復(fù)雜而變得越來越重要。

    音響主機(jī)的一個(gè)新缺點(diǎn)是 AB 放大器由于功率耗散增加而不適用于 18V 以上的電源電壓以獲得更高的輸出功率。

    除了 90% 的工作效率帶來的好處外，D 類放大器還可以設(shè)計(jì)為與 DSP 進(jìn)行數(shù)字互連，DSP 處理音頻，從而節(jié)省 DSP 集成 ADC 的成本。AB 類放大器主要具有模擬鏈路，但將 D 類放大器稱為“數(shù)字”放大器是用詞不當(dāng)。，D類可以集成到 60V 配電干線中。

    六個(gè)聲道的

    今天生產(chǎn)的大多數(shù)大容量汽車都有四個(gè)音頻聲道，可以為八個(gè)揚(yáng)聲器供電。此外，放大器必須支持全音頻范圍，低音和中音揚(yáng)聲器通常共享相同的通道和功率放大器。一種適應(yīng)四通道配置的方法會(huì)在門內(nèi)產(chǎn)生共振（上圖 2）。

    添加兩個(gè)通道可以解決幾個(gè)問題。首先，它允許大功率低音揚(yáng)聲器通過兩個(gè)新通道獨(dú)立驅(qū)動(dòng)至汽車前排座椅下方的揚(yáng)聲器。消除門共振。更高的聲音保真度也是可能的，因?yàn)樗械膿P(yáng)聲器都沒有義務(wù)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)工作。

    然而，正如任何汽車音響設(shè)計(jì)師都會(huì)告訴您的那樣，空間和散熱限制將主機(jī)的功耗限制在 20W。解決這個(gè)問題的傳統(tǒng)方法是將一些揚(yáng)聲器路由到中繼單元中的外部放大器盒。雖然這個(gè)解決方案是可行的，但它增加了整體系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。

    使用 D 類放大器提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。從傳統(tǒng)放大器值開始，效率為 55% 的 AB 放大器將消耗 4.5W。效率為 94% 的 D 類放大器會(huì)耗散 0.6W。

    使用六個(gè) AB 類放大器通道將導(dǎo)致總功耗為 27W——比通常認(rèn)為的音響主機(jī)的值多 7W，如表中的 A 所示。

    但是即使只使用兩個(gè) D 類放大器，混合兩種類型的放大器也能滿足功率預(yù)算，這很可能用于低音揚(yáng)聲器。表格的底行顯示了 20W 與特定配置的總功耗之間的差異。

    D 類放大器的成本可能使 Case B 成為中檔車輛有可能的選擇。但展望未來（尤其是“音響系統(tǒng)”市場(chǎng)和更高電壓電源軌的前景），D 類放大器可能會(huì)擴(kuò)大其市場(chǎng)滲透率。

    車輛的音頻系統(tǒng)可能支持至少 8 個(gè)和多達(dá) 22 個(gè)通道——其中許多通道都位于中繼單元中。如果不在系統(tǒng)中加入 D 類放大器，支持大量通道將是一項(xiàng)幾乎不可能完成的任務(wù)。

    在成本和質(zhì)量目標(biāo)之間永無休止的平衡過程中，設(shè)計(jì)工程師會(huì)發(fā)現(xiàn) AB 類和阻尼類的許多組合。D 類器件將在低功耗至關(guān)重要的領(lǐng)域以及（有點(diǎn)令人驚訝的）需要非常高功率輸出的應(yīng)用中找到它們的初始位置。這些應(yīng)用包括超過 90W 的系統(tǒng)，其中立體聲 D 類非常適合。然而，這些選項(xiàng)可能分為四類：

    Premium： 8 至 22 個(gè)通道，由 AB 類和 D 類組合驅(qū)動(dòng)，目標(biāo)功率超過 28W/通道；

針對(duì)低功耗優(yōu)化的中音： 四到六個(gè)通道均由 D 類驅(qū)動(dòng)，目標(biāo)是大于 25W/通道；

針對(duì)成本優(yōu)化的中音： 四到六個(gè)聲道均由 AB 類和 D 類放大器的組合驅(qū)動(dòng)；

基本聲音：二至四聲道，所有 AB 驅(qū)動(dòng)，目標(biāo)小于 28W 聲道。

    處理 EMI

    汽車環(huán)境對(duì) D 類應(yīng)用來說極具挑戰(zhàn)性。必須應(yīng)用具有 D 類放大器和汽車應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的半導(dǎo)體供應(yīng)商的所有知識(shí)和技能來設(shè)計(jì)出色的產(chǎn)品。

    圖 3：在放大器開關(guān)晶體管之間的死區(qū)時(shí)間內(nèi)，體二極管中會(huì)積聚電荷，該電荷會(huì)作為電流尖峰釋放（以紅色顯示）。

    首先，必須包括 I2C 控制，因?yàn)槠囋O(shè)計(jì)需要它。除此之外，挑戰(zhàn)變得更加困難。D 類的輸出電壓受電源電壓的影響，例如，汽車中的電源電壓不是恒定的。

    必須采取措施抑制電源紋波電壓。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法是使用負(fù)反饋回路。使用二階反饋回路可提供出色的紋波抑制。

    如前所述，由開關(guān)引起的 EMI 是重要的 D 類問題之一，也是一個(gè)很難解決的問題。在設(shè)計(jì)層面，可以通過相位交錯(cuò)、跳頻和 AD/BD 調(diào)制來減輕 EMI。

    導(dǎo)致 EMI 的電流尖峰是由于放大器開關(guān)中晶體管之間的死區(qū)時(shí)間而產(chǎn)生的。在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，體二極管中會(huì)積累電荷，該電荷會(huì)作為電流尖峰釋放（如上圖 3所示，其中紅線表示尖峰）。

    顯而易見的解決方案是消除死區(qū)時(shí)間。絕緣體上硅 (SOI) 技術(shù)是理想的，因?yàn)樗薪M件都被氧化物隔離。當(dāng)輸出低于地電位時(shí)，器件襯底中不會(huì)積聚電荷，從而減少反向恢復(fù)時(shí)間，并且不會(huì)對(duì)其他組件造成串?dāng)_渠道。

    ( NXP 使用 SOI Advanced BipolarCMOS-DMOS (ABCD) 技術(shù)制造其 D 類放大器。除了抑制 EMI 之外，該工藝與 bulkBipolar CMOS-DMOS (BCD) 工藝相比還有另一個(gè)優(yōu)勢(shì)——它不受閂鎖的影響，閂鎖可能會(huì)破壞設(shè)備。）

    D 類放大器越來越多地進(jìn)入汽車音頻應(yīng)用，并將繼續(xù)贏得市場(chǎng)份額。到 2015 年，它們可能占據(jù)汽車音頻放大器市場(chǎng)的 30%。