D類放大器性能的實踐設(shè)計經(jīng)驗

如果沒有遵循一些基本的布局指南，PCB設(shè)計將會限制D類放大器的性能或降低其可靠性。下面描述了D類放大器一些好的PC板布局實踐經(jīng)驗。采用帶有兩個BTL輸出的STA517B(每通道175瓦)數(shù)字功率放大器作為范例，但對所有的D類放大器而言，其基本概念是一致的。





圖1：立體聲BTL D類功率放大器原理圖

地平面

良好的地平面是優(yōu)質(zhì)D類放大器布局的關(guān)鍵。如果可能應(yīng)將電路板的底層作為一個專有的地平面，完整的地平面可以提供最佳性能和最可靠的設(shè)計。如果你不得不在電路板的底層布信號線或電源走線，須盡可能的短。如果必要，為了使底層走線短距離，應(yīng)將走線引回到電路板的頂層，從而避免在底層長距離走線。

利用過孔將電路板的頂層器件與電路板底層的地平面連接。但是，過孔仍會堵塞電流回流到地平面，因此須靈活的使用這些過孔。

直接在放大器之下的區(qū)域須敷銅。如果放大器在其封裝的底部有一個裸露的焊盤或插件，那么IC必須焊接到放大器下放的地，如此可以作為放大器的扇熱區(qū)。在這種情況下，地必須從IC正下方向兩邊引出，這樣可以確保其裸露。放大器下面的地須打上許多過孔，通過過孔向電路板的底層扇熱，因此它還可以作為一個扇熱區(qū)域。

放大器的正下方是不建議走信號線的。須打幾個過孔和地平面相連以確保所有器件彼此之間的地參考點有一個直接和低阻抗的路徑。這對輸出濾波器是尤為重要的。所有的濾波地必須有一個直接路徑回流到放大器正下方的地平面。

電源旁路電容

為確保穩(wěn)定性及抑制噪聲和串擾，對電源加旁路電容是非常重要的。放大器的輸出級吸收了大量的電流，且開關(guān)動作迅速。當輸出開關(guān)動作時，旁路電容和放大器電源輸入引腳之間的寄生電感會產(chǎn)生很大的毛刺，因此寄生電感必須保持盡可能的小。為了能在放大器功率級減小雜散電感和旁路電容之間諧振的影響，須在每個電源輸入管腳需使用一個100nF的電容與1uF的電容并聯(lián)。

100nF的電容必須和IC盡可能的靠近(通常不超過2毫米)。而且，如圖1所示，旁路電容必須和IC在同一層，以便減小總路徑長(和雜散電感)。1uF的電容須依次放置，和100nF電容緊靠在一起。





圖2：利用電路板的底層為100nF電容進行地連接，如此將明顯的增加總走線長且對電路板性能會產(chǎn)生不良影響。

還需采用大體積儲能電容在放大器的電源輸入進行去耦。大體積儲能電容的容值依賴于放大器所要求的電流量。大體積儲能電容須和放大器以及電源管腳星形連接，且必須和放大器盡可能的靠近(理想情況是小于30毫米)。





圖3：100nF旁路電容須緊靠IC放置。





圖4：1uF電容需放置在100nF電容之后，通過過孔將1uF電容和電路板底層的地平面連接。

緩沖器

緩沖器件須在旁路電容的外圍部分隨后放置。從放大器輸出經(jīng)由緩沖器到旁路電容地的回流路徑必須盡可能的短 (或?qū)Σ罘中问降木彌_器會回流到放大器)。

圖5：緩沖器件需隨后放置。該圖表明了差分緩沖器的布局情況，圖中的緩沖器件是在一個BTL放大器的兩個輸出端之間直接相連的，無須連接任何的地。