利用G類音頻放大器延長電池使用時間
為了說明通過 G 類音頻放大器實現的電池使用時間增加情況,我們的計算均基于如下值:
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/178986.htm•PBATT:電池功率
•VBATT:電池電源電壓
•IBATT:電池電源電流
•VDD:DC/DC 轉換器輸出電壓
•PDD:DC/DC 轉換器輸出功率
•VOUT:負載電壓
•RL:負載阻抗
•POUT:負載功耗
•IOUT:負載電流
一個標準的 AB 類放大器中,電源電流等于輸出電流 (IBATT = IOUT)。使用 G 類(降壓轉換器)時,電源電流(電池)為輸出電流的一部分,其以公式 IBATT = IDD x VDD/VBATT 表示。
假設一個放大器,驅動 32 Ohm 負載的 200 mVRMS,則負載輸出電流為:IOUT = VOUT/RL = 200mVRMS/32Ω = 6.25 mA。假定靜態(tài)電流為 1 mA (IDDQ),則放大器吸取的總電流為:IBATT = 7.25 mA。
那么,AB 類放大器吸取的總功率的計算方法如下(假設為一塊 4.2V 的鋰離子即Li-Ion 電池):
PBATT (Class-AB)= VBATT x IBATT = 4.2V x 7.25 mA = 30.45 mWEq. 1
就 G 類放大器而言,其電壓軌均由一個開關式 DC/DC 轉換器產生,供給功率取決于 DC/DC 轉換器輸出電壓和效率。假設 DC/DC 轉換器輸出電壓為 1.3V,則計算方程式為:
PDD = VDD*IDD = 1.3v * 7.25mA = 9.425 mWEq. 2
總供給功率為 DC/DC 轉換器輸出功率除以 DC/DC 轉換器效率。假設降壓效率為90%,則向 G 類放大器提供的總功率為:
PBATT (Class-G) = PDD/90% = 11.09 mWEq. 3
這時,相同條件下,相比 AB 類放大器,G 類耳機放大器吸取的功率少了約 3 倍。功耗的降低程度與 VBATT/VDD 成正比例關系。在我們的舉例中,其為 (4.2/1.3)*轉換器-效率 = (4.2/1.3)*0.9 = ~3
電池省電情況如圖 1 所示。這里,我們使用由一塊鋰離子電池供電的完全相同的音頻輸入,對比兩個 AB 類和 G 類耳機放大器。正如我們所觀察到的那樣,相比 AB類放大器(70 小時),G 類耳機放大器的電池使用時間(150小時)長了 2 倍多。對使用便攜式音頻設備的終端用戶來說,這就意味著更長的音樂播放時間和通話時間。
圖 1 電池放電曲線表明 G 類放大器比 AB 類放大器擁有更長的工作時間
總之,G 類音頻放大器拓撲是AB 類拓撲的一種改版,其擁有自適應電源,可隨音頻源而變化。這種拓撲結構降低了功耗,提高了效率,從而為使用 G 類放大器拓撲的耳機帶來更長的電池使用時間。
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