新型綠色能效D類音頻放大器設計應用

　　TFA9810T輸出端低通濾波器采用二階巴特沃思濾波器方式，實際的巴特沃思二階濾波器由圖9中RCA類電子元器件CA135／RA145／CA136／LA5／CA137／CA138／RA148／CA159／CA140／CA141／RA152／LA6／CA142／CA144等構成，對PWM方波中15 Hz～20 kHz音頻成分表現(xiàn)為直通效應，對超過音頻范圍的20 kHz以上高頻成分呈現(xiàn)-12 dB／倍頻程滾降率。

　　簡化模型中，由Lse和Cse,R，C1構成基本巴特沃思濾波器，R和C1又構成有Zobel network的消峰電路，用于去除高頻時尖峰脈沖干擾。

　　3．4 溫升測試

　　本設計功放TFA9810T的直流電源供電15．2 V，工作環(huán)境溫度為20℃，音頻系統(tǒng)輸入為2Vp未調制的1 kHz單音頻信號，匹配負載為8 Ω揚聲器，調整音頻輸出功率21 W，持續(xù)工作30 min，使用溫度測試設備測得TFA9810T殼體中央最高溫度為45℃，溫升僅25℃，無需再增加散熱片。

　　3．5 音頻A／D／A測試分析

　　圖10測試了TFA9810T功放音頻輸入端為1 kHz的2V。單音頻信號波形，輸出端揚聲器端到GND間為12．84V。，圖9中LPF。濾波前功放輸出的PWM波形。圖11～圖13分別拓展了圖10中A／B／C區(qū)。

　　由圖10～圖13可知，輸入波形疊加有高頻雜波。說明前端引入不良干擾，需進一步分析改進；輸出波形平滑，無交越失真，Deadtime特性較好；輸入／輸出正弦波相位相反，直接由電阻RA128等形成閉環(huán)負反饋通路，降低了噪聲干擾，并進行增益控制。A，B，C區(qū)的拓展圖輸出正弦波峰、波谷、S區(qū)域處PWM的頻率分別為238．8 kHz，224．9 kHz，626．4 kHz，占空比不同，符合三角波采樣特性。圖中波峰、波谷處PWM脈沖fall下降沿和rise上升沿更為陡峭，相比S形區(qū)域，包含大量高頻諧波，易引起EMI輻射，但通過巴特沃思二階濾波器濾波后，輸出正弦波良好，無明顯高頻雜波迭加，EMC測試也無明顯對外輻射頻率，滿足了設計需要。

　　3．6 功率、效率測試

　　圖14測試了在圖10狀態(tài)下功放TFA9810T的供電電壓、電流實際波形。

　　由圖10可知，功放單端輸出功率為：

　　4 結 語

　　介紹了模擬全橋D類功放拓撲結構，詳細探討了通過二階巴特沃思濾波器設計和功放PCB布局，抑制了因Deadtime等產(chǎn)生的EMI。最后基于NXP公司D類功放TFA9810T，實現(xiàn)了一種新型綠色能效雙通道D類音頻放大器設計。仿真和測試結果表明，在供電電壓約為15 V時，放大器可向兩8 Ω揚聲器提供10 W×2的輸出功率，轉換效率達90％，總諧波失真小于7％，1 kHz正弦波音頻輸出無交越失真，無明顯EMI干擾，功放殼體相對溫升25℃。隨著當今社會節(jié)約能源的要求，該類綠色能效設計將在未來幾年達到更廣泛的應用。