Class D 功放高次諧波過(guò)流保護(hù)分析和解決方法

可見(jiàn)當(dāng)負(fù)載為純電阻4omh時(shí)，LC濾波網(wǎng)絡(luò)在截止頻率處Q值較低，沒(méi)有任何放大作用。而接入喇叭后，LC濾波網(wǎng)絡(luò)在截止頻率處產(chǎn)生大于20dB的增益。這就是導(dǎo)致高次諧波過(guò)流保護(hù)的根本原因。

綜上所述，對(duì)于第一節(jié)給出的高次諧波過(guò)流保護(hù)的現(xiàn)象補(bǔ)充分析如下：

. 問(wèn)題機(jī)器在1KHz 標(biāo)準(zhǔn)音頻信號(hào)輸出功率并未超過(guò)最大輸出功率。

分析：因?yàn)樵摫Ｗo(hù)現(xiàn)象發(fā)生在LC濾波網(wǎng)絡(luò)截止頻率附近，在20Hz~20kHz范圍內(nèi)的功率輸出正常，并不會(huì)出發(fā)過(guò)流保護(hù)。

. 播放高頻成分較多的歌曲較容易出現(xiàn)保護(hù)。

分析：高頻成分較多的歌曲內(nèi)容容易產(chǎn)生位于20kHz~40kHz范圍內(nèi)的諧波能量，正好觸發(fā)LC濾波網(wǎng)絡(luò)截止頻率處的高次諧波過(guò)流保護(hù)。

. 使用水泥電阻代替喇叭作為負(fù)載，保護(hù)現(xiàn)象消失。

分析：該類高次諧波過(guò)流保護(hù)和喇叭高頻呈現(xiàn)的高阻抗有關(guān)系，若使用純電阻替代喇叭則不會(huì)出現(xiàn)該類保護(hù)。

. 減小，或者去掉輸出LC 濾波器的電容，保護(hù)現(xiàn)象消失。

分析：LC濾波器的截止頻率位置被改變，減小電容將截止頻率推到40kHz以上，一般該位置的諧波分量非常小，不足以引起過(guò)流保護(hù)現(xiàn)象。去掉電容LC濾波器不存在，也不會(huì)產(chǎn)生保護(hù)問(wèn)題。

4.1 解決方案

1. 減小LC濾波器網(wǎng)絡(luò)的電容C值：

減小LC濾波器網(wǎng)絡(luò)的電容C 的值可以增大LC濾波器的截止頻率。使得截止頻率遠(yuǎn)大于高次諧波可能達(dá)到的頻率。通常將電容值減小5倍以上即可有效抑制高次諧波過(guò)流保護(hù)的問(wèn)題。

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需修改電路，只需要修改參數(shù)值。

缺點(diǎn)：LC網(wǎng)絡(luò)濾波效果變差，開(kāi)關(guān)紋波增加，EMI有可能惡化。

注意：不建議直接去掉濾波電容。否則會(huì)導(dǎo)致ClassD開(kāi)關(guān)紋波輸入到喇叭，增加損耗和惡化EMI。

2. 添加ZOBEL網(wǎng)絡(luò)：

優(yōu)點(diǎn)：有效抑制喇叭的高頻阻抗抬升，解決高次諧波過(guò)流問(wèn)題。同時(shí)可以均一化中高頻響應(yīng)，對(duì)高頻聽(tīng)感有改善。

缺點(diǎn)：需要添加外圍元器件，電容數(shù)值較大，推薦使用無(wú)極性薄膜電容。

注意：若只是為了解決高次諧波過(guò)流問(wèn)題，ZOBEL網(wǎng)絡(luò)的電容可小于計(jì)算值，一般只要達(dá)到阻抗抑制的作用即可。

5 、總結(jié)

高次諧波過(guò)流保護(hù)是一種特殊的過(guò)功率現(xiàn)象，在電路設(shè)計(jì)完全正確，常規(guī)功率測(cè)試未超過(guò)額定功率的前提下，該種保護(hù)問(wèn)題較為隱蔽。本文結(jié)合LC濾波電路的頻率響應(yīng)和動(dòng)圈式喇叭的阻抗頻率特性，分析了ClassD諧波過(guò)流保護(hù)的原因并給出了解決方法。