利用D類(lèi)放大器1L調(diào)制技術(shù)縮小汽車(chē)音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)尺寸

先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)和模擬半導(dǎo)體正在幫助音頻設(shè)計(jì)人員以創(chuàng)新的方式提供身臨其境的音頻體驗(yàn)，以滿足消費(fèi)者對(duì)增強(qiáng)的音頻技術(shù)（用于便攜式揚(yáng)聲器、筆記本電腦、條形音箱和汽車(chē)音響系統(tǒng)等）的需求。

當(dāng)今的汽車(chē)音響系統(tǒng)比早期單揚(yáng)聲器汽車(chē)收音機(jī)中使用的真空管供電放大器要復(fù)雜得多。有些新型汽車(chē)在整輛車(chē)中有二十多個(gè)甚至更多的揚(yáng)聲器。從早期的系統(tǒng)發(fā)展到如今的沉浸式高品質(zhì)音響系統(tǒng)，關(guān)鍵在于能否為車(chē)輛提供更好的音效。其中涵蓋了四個(gè)方面的設(shè)計(jì)趨勢(shì)：尺寸、重量、成本和音質(zhì)，這些趨勢(shì)在汽車(chē)音響市場(chǎng)上廣為人知。不過(guò)，真正的挑戰(zhàn)在于如何在保持高質(zhì)量音響性能的同時(shí)，縮減解決方案的尺寸以及成本。

推動(dòng)音頻放大器設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展

多年以來(lái)，汽車(chē)音響系統(tǒng)一直使用 AB 類(lèi)音頻放大器將聲音傳送至汽車(chē)揚(yáng)聲器。過(guò)去幾年出現(xiàn)了從 AB 類(lèi)放大器轉(zhuǎn)換到 D 類(lèi)放大器的趨勢(shì)。D 類(lèi)放大器可幫助設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)提高功效、降低散熱需求和減輕系統(tǒng)重量的目標(biāo)。

熟悉 D 類(lèi)汽車(chē)放大器的設(shè)計(jì)工程師都知道，每個(gè)音頻通道需要兩個(gè)電感器-電容器 (LC) 濾波器來(lái)濾除高頻開(kāi)關(guān)噪聲。為了縮小 LC 濾波器的尺寸，德州儀器 (TI) 開(kāi)發(fā)了支持高達(dá) 2.1MHz 開(kāi)關(guān)頻率的音頻放大器，使得電感器可大幅降低尺寸和成本。圖 1 對(duì) 400kHz 至 2.1MHz 的電感器尺寸演變進(jìn)行了比較。

圖1 8.2μH電感器(400kHz)和超小型3.3μH電感器(2.1MHz)的尺寸比較

如今，TI 邁出了新的一步，采用集成了 TI 專(zhuān)有單電感器 (1L) 調(diào)制技術(shù)的音頻放大器，進(jìn)一步減小 LC 濾波器尺寸。這項(xiàng)技術(shù)在保持了 D 類(lèi)性能的同時(shí)，將每通道的電感器數(shù)量減少一半，使電感器成本降低 50%，解決方案尺寸和重量減小 50%。最終帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)包括簡(jiǎn)化的音頻設(shè)計(jì)和更高的效率。

1L調(diào)制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

TI 的 1L 調(diào)制技術(shù)可將 LC 濾波器中的電感器數(shù)量減半。現(xiàn)在假設(shè)一家汽車(chē)制造商的車(chē)型產(chǎn)品線包括一款高端車(chē)型，其音響系統(tǒng)需要 32 個(gè)音頻通道。每個(gè)音頻通道都有一個(gè)揚(yáng)聲器，而每個(gè)揚(yáng)聲器都有兩個(gè)連接器：正極和負(fù)極。對(duì)于僅支持 BD 或單邊脈沖寬度 (1SPW) 調(diào)制的放大器，每根導(dǎo)聯(lián)都需要一個(gè) LC 濾波器，共 64 個(gè)電感器。對(duì)于 1L 調(diào)制放大器，每個(gè)音頻通道只需要一個(gè) LC 濾波器，因此電感器數(shù)量減少到 32 個(gè)。

圖 2 展示了采用 1L 調(diào)制技術(shù)的放大器如何將 20 個(gè)通道的音響系統(tǒng)的電感器數(shù)量減少到 10 個(gè)通道，使得尺寸減小 34%。

圖2 一個(gè)20通道的汽車(chē)音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用五個(gè)TAS6754-Q1 D類(lèi)放大器，與TI的TAS6424E-Q1 D類(lèi)放大器進(jìn)行比較

系統(tǒng)架構(gòu)師顯然擔(dān)心實(shí)現(xiàn)此放大器的難度。TI 的 1L 調(diào)制技術(shù)旨在無(wú)縫融入系統(tǒng)。借助 1L 調(diào)制技術(shù)，TI 開(kāi)發(fā)了一種適合放大器的調(diào)制方案，使設(shè)計(jì)人員能夠在不帶來(lái)重大設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的情況下獲得所有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)仍保持高質(zhì)量的 D 類(lèi)音頻性能。

TAS6754-Q1 音頻放大器包含實(shí)時(shí)負(fù)載診斷、每通道電流檢測(cè)和高達(dá) 19V 工作電壓等功能，可實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行和更高的性能。無(wú)論是否在播放音頻，實(shí)時(shí)負(fù)載診斷功能均可跟蹤負(fù)載開(kāi)路、負(fù)載短路、電源短路和接地短路的等負(fù)載狀態(tài)。此功能可確保放大器正常工作，并提供安全可靠的聆聽(tīng)體驗(yàn)。

另一個(gè)顯著的特性是低延遲路徑選項(xiàng)。如果系統(tǒng)需要主動(dòng)噪聲消除或道路噪聲消除功能，TAS6754-Q1 可實(shí)現(xiàn)全功能低延遲音頻，從而快速響應(yīng)注入的音頻信號(hào)。

結(jié)語(yǔ)

德州儀器的 1L 調(diào)制技術(shù)能夠幫助用戶以更低的成本打造更小、更輕的設(shè)計(jì)，同時(shí)更注重汽車(chē)音響體驗(yàn)，不斷突破設(shè)計(jì)極限。