功放輸出電感選型以及對(duì)性能的影響
發(fā)布日期:2024-05-03
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之前的文章寫(xiě)過(guò)電感選型對(duì)功放的頻響等指標(biāo)的影響，這里重點(diǎn)量化下大功率下電感電流。
從過(guò)程上看，先看啟動(dòng)電流，電感飽和電流能否扛過(guò)？ 再看喇叭電流（喇叭電流取決于聲學(xué)工程師對(duì)聲音峰值電流的追求）+電感紋波電流。‘喇叭電流+電感紋波電流’ 都小于該電感的飽和電流且留有至少25%以上的余量，則是比較穩(wěn)定可靠的電感選型方案。
電感電流的測(cè)量方法：
用示波器電流探頭在濾波電容前面測(cè)試流過(guò)電感的電流
流過(guò)電感的電流等效為流過(guò)芯片MOS的電流
測(cè)試過(guò)程中需要把電感翹起來(lái)，電感的另一頭用粗的導(dǎo)線(xiàn)焊接到焊盤(pán)上，電流探頭夾住導(dǎo)線(xiàn)。
上電啟動(dòng)電流波形：
D類(lèi)功放通過(guò)PWM調(diào)制（音頻信號(hào)調(diào)制在較高的PWM頻率上). 以常規(guī)的PWM調(diào)制為例， 單邊輸出共模電壓為PVDD/2（即輸出占空比為50%）為例。
綠色波形 為流過(guò)電感電流， 黃色波形 為音頻功放輸出PWM。
功放的供電電壓PVDD=24V,輸出LC （電感為10uH， 電容為0.68uF）啟動(dòng)共模電壓建立瞬間，震蕩電流到3.2A左右。
上電啟動(dòng)峰值電流 Ipstart =PVDD * Duty *((C/L）^0.5)*SIN(0.5*pi) （此處Duty為無(wú)輸入信號(hào)時(shí)的PWM輸出Duty）
總結(jié)：
1） 對(duì)于電感選型來(lái)說(shuō)，第一關(guān)就是要避免上電電流過(guò)大導(dǎo)致無(wú)法啟動(dòng)（上電就觸發(fā)過(guò)流保護(hù)）。
2） 很多情況，輸出的喇叭線(xiàn)上電流可能很小，不到2A，但是由于電感感值選得太小，會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)共模電壓的建立過(guò)程就超過(guò)2.5A的情況。
輸出紋波電流：
D類(lèi)功放通過(guò)PWM調(diào)制（音頻信號(hào)調(diào)制在較高的PWM頻率上). 以常規(guī)的PWM調(diào)制為例， 當(dāng)輸出共模穩(wěn)定后， 電感紋波基本穩(wěn)定。
綠色波形 為流過(guò)電感電流， 黃色波形 為音頻功放輸出PWM；
功放的供電電壓PVDD=24V,輸出LC （電感為10uH， 電容為0.68uF），開(kāi)關(guān)頻率為480kHz。
開(kāi)關(guān)頻率越高，紋波電流越??；電感越大，紋波電流越小。一般為了降低音頻功放自身的switching loss， 推薦開(kāi)關(guān)頻率采用480kHz， 因此一般建議電感在大于12V的情況下，電感不要低于10uH。
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.總結(jié)：
1） 對(duì)于電感選型來(lái)說(shuō)，扛過(guò)第一關(guān)啟動(dòng)電流后，接下來(lái)要考慮的是流過(guò)喇叭線(xiàn)的最大電流疊加紋波電流。
喇叭電流疊加電感紋波電流
上圖是一個(gè)電感紋波電流疊加喇叭電流的例子。
以一個(gè)直流電阻為R 的喇叭為例子（這里不考慮喇叭在不同頻點(diǎn)的阻抗不一樣，假定所有頻點(diǎn)都是4ohm；另外也暫不考慮功放的RdsON和電感和導(dǎo)線(xiàn)的DCR），功放側(cè)對(duì)功率不做限制的話(huà)， 這樣最大的喇叭電流為 PVDD/R。
PVDD=19V, Load=4ohm，LC filter=10uH+0.68uF，開(kāi)關(guān)頻率為 480kHz， 調(diào)制方式為High Performance Mode， 那么流過(guò)電感的電流最大可能為 5.29A.
通過(guò)這篇文章，總結(jié)了功放的電感電流，工程師選擇電感時(shí)，電感電流一定要作為一個(gè)重點(diǎn)指標(biāo)，電感電流不但影響指標(biāo)，還影響功放的穩(wěn)定性和壽命。
另外在材料上，一體成型和磁封膠對(duì)功放性能也有影響，ACM8625為例，相同配置下，只是更換飽和電流差不多，不同材質(zhì)的電感對(duì)比THD+N的對(duì)比：
黃色的是一體成型的，藍(lán)色是磁封膠。
電感是功放系統(tǒng)的重要組成，希望這篇文章能幫助到你，如果幫助到了你，感謝轉(zhuǎn)發(fā)給你的朋友，希望也能幫助到他。
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