4通道D類音頻放大器原理及設(shè)計(jì)

測(cè)量的性能

我們?cè)谡倚盘?hào)頻率為1kHz、1Vrms及4Ω負(fù)載阻抗的情況下，測(cè)量每個(gè)通道的效率、總諧波失真加噪聲(THD+N)和EMI性能。另外，我們?yōu)橛蓤D2展示的4通道D類音效放大器設(shè)計(jì)進(jìn)行測(cè)量，顯示其一流的隔離和串音性能。相關(guān)電路版的電源電壓有±35V，自振頻率則為400kHz。

如圖3所示，在4Ω負(fù)載、功率輸出為低于50W至120W的情況下，每通道的效率約為90%。對(duì)高通道效率作出貢獻(xiàn)的主要因素包括產(chǎn)生低通態(tài)和開(kāi)關(guān)耗損的DirectFET MOSFET IRF6665。同時(shí)，因?yàn)榧墒津?qū)動(dòng)器提供了安全死區(qū)時(shí)間，所以設(shè)計(jì)沒(méi)有出現(xiàn)交叉導(dǎo)通。

圖3：在4Ω負(fù)載下，功率輸出從低于50W輸出提高到120W，測(cè)量的效率曲線顯示每條通道的效率約為90%。

如此高的功效使這款4通道設(shè)計(jì)能夠處理八分之一的持續(xù)額定功率，也就是一般安全所需的正常工作環(huán)境，而無(wú)需使用任何額外的散熱片或強(qiáng)制空氣冷卻。

同樣地，針對(duì)失真進(jìn)行的測(cè)試顯示，在廣泛的輸出功率范圍內(nèi)，每條通道的THD+N性能都是一樣的。如圖4所示，當(dāng)每條通道低于50W時(shí)THD+N便會(huì)小于0.01%，并會(huì)隨著輸出功率上升而增加。例如，當(dāng)每條通道的輸出為100W左右，失真程度便會(huì)上升到0.02%。這種性能在整個(gè)20Hz到20kHz的音頻范圍內(nèi)都會(huì)保持一致，即使輸出功率由每通道10W增加到50W(4Ω負(fù)載下)也不會(huì)改變。如圖5所示，每個(gè)通道的基噪在整個(gè)音頻范圍內(nèi)都維持在-80dBv以下。噪聲是在無(wú)信號(hào)輸入和400kHz的自振頻率下測(cè)量。

圖4：當(dāng)每個(gè)通道低于50W時(shí)，總諧波失真加噪聲(THD+N)便會(huì)少于0.01%，并會(huì)隨著輸出功率上升而開(kāi)始增加。

為通道隔離進(jìn)行的類似測(cè)試表明，在每條通道的輸出功率為60W的情況下，通道1和3，以及通道1和4之間的串音在整個(gè)音頻范圍內(nèi)都優(yōu)于-70dB。

同時(shí)，該設(shè)計(jì)在1kHz信號(hào)頻率下提供-68dB的良好電源抑制比(PSRR)。高PSRR源自驅(qū)動(dòng)器的自振頻率。從而使得4通道D類放大器即使使用非穩(wěn)壓電源，也能夠提供卓越的性能。

圖5：當(dāng)無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，每條通道的基噪在整個(gè)音頻范圍內(nèi)都保持低于-80dBv。

本文小結(jié)

采用IRS2093M集成式驅(qū)動(dòng)器的4通道D類音頻放大器解決方案，其效率、THD+N和EMI性能都可與單通道設(shè)計(jì)匹敵。此外，在整個(gè)可聽(tīng)范圍內(nèi)，基噪維持在-80dBv以下。同時(shí)，通道之間擁有出色的隔離來(lái)保持互調(diào)失真(IMD)處于最低水平，以提供理想的音效性能。隨著高效率免除了對(duì)散熱片的需要，集成式音頻驅(qū)動(dòng)器成功以減少一半的占位面積實(shí)現(xiàn)了4通道D類音頻放大器解決方案。