中心議題：

• 功率放大器的熱耗散分析
• 正弦信號比真正的音頻信號引起的功耗更大

多媒體產品設計師必須提供高質量的音頻效果，包括高輸出揚聲器模式。這些地方更需要係統的音頻放大器。線性放大器的效率為50%，所以輸出功率的稍許增加，就會導致電流損耗大幅度的增大以及過度的熱耗散，從而導致需要大體積的散熱片。在汽車音響係統中，空間和成本都是非常寶貴的，因而這些熱耗散因素的花費是相當昂貴的。

然而
，D類放大器在輸出功率為最大值時有最大的功耗。播放音樂時，放大器達到輸出功率峰值的時間很短
，因而降低了RMS輸出功率。這一特征使其可以使用一個比線性放大器小得多的散熱片，因而成為用於汽車OEMsdejidayoushi。zhudanweikeyizaibuxuyaoangguidewaibufangdaqideqingkuangxiatigongewaideshuchutongdao。lingwai，youxiangdanggaodeyinzhi
，fengzhuangherefashengqidechengbenjiangzhizuidi，bingqiezaidianyuanshangyousuojiesheng。

D類(lei)放(fang)大(da)器(qi)的(de)散(san)熱(re)片(pian)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)的(de)半(ban)峰(feng)值(zhi)安(an)全(quan)地(di)設(she)計(ji)尺(chi)寸(cun)。但(dan)是(shi)
，設(she)計(ji)師(shi)們(men)仍(reng)必(bi)須(xu)確(que)定(ding)準(zhun)確(que)的(de)散(san)熱(re)片(pian)的(de)尺(chi)寸(cun)，成(cheng)本(ben)和(he)應(ying)用(yong)。放(fang)大(da)器(qi)的(de)PCB設計也可以用於減小散熱量。采用大規模集成電路的銅墊以及連接IC的所有最寬的PC走線可以最大限度的降低功耗。



D類輸出晶體管在一個從全“開”到全“關”的(de)開(kai)關(guan)模(mo)式(shi)下(xia)運(yun)行(xing)，在(zai)線(xian)性(xing)區(qu)域(yu)花(hua)費(fei)很(hen)少(shao)的(de)時(shi)間(jian)
，所(suo)以(yi)用(yong)於(yu)熱(re)損(sun)耗(hao)的(de)功(gong)率(lv)非(fei)常(chang)少(shao)。如(ru)果(guo)晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)電(dian)阻(zu)很(hen)低(di)，通(tong)過(guo)它(ta)們(men)的(de)壓(ya)降(jiang)小(xiao)
，會(hui)更(geng)進(jin)一(yi)步(bu)地(di)降(jiang)低(di)功(gong)耗(hao)。


有兩個晶體管“開”的典型的D類放大器的直流等效電路隻是一連串的串聯電阻：RON，每個晶體管的輸出傳導損耗
；RP
，金屬互連線，引線結構和PC板走線的附加電阻；PL，負載電阻(圖1)。另一個產生功耗的是輸出電阻中的開關延遲(圖2)。整個係統的效率使可以估算如下：

例如，假設驅動4Ω低音擴音器的一雙通道D類放大器在60℃的環境中運行，效率為全功率的90%
，不需要14V的直流電源，有一個5°/W的IC結點電阻(ΘJA)。對於一個正弦信號

，輸出的峰值電流的極限為：
[page]

這符合PLOADPEAK=I2PEAKRL=49W/通道的輸出峰值功率，和PLOADRMS=PLOADPEAK/2=24.5W/通道的RMS輸出功率。采用效率公式：


最高的結點溫度與放大器的性能沒有直接的關係。但是，結點溫度對確定散熱片的尺寸則意義重大，因為更高的TJ可處理更高的功耗。模具的溫度是TJ=TA+PDISS×ΘJA=90℃，這個值小於器件的最大結點溫度150℃。

采用音樂信號的實際例子中，設計師必須考慮信號的平均值的最大振幅(波峰因子)。一個典型的音樂信號的波峰因子為3~10。以分貝作為單位，就是10~20dB[PdB=20log10(VPEAK/VREF)]。所以為了使音樂信號的最大部分能通過而不失真
，相對於一般的功率輸出
，放大器需要10~20dB的動態空間。

當D類放大器的工作電壓為14V時，可出現98W的峰值。轉換為分貝是：



減去波峰因子的限製，可得到不失真輸出的平均聲音水平：


轉換成RMS輸出功率：


當PPEAK為98W，RMS輸出功率為955mW時，總功耗為0.2W
，最大結點溫度為61℃。當RMS輸出功率為10W時，總功耗為2.2W，最大結點溫度為71℃。因此，一個沒有失真的音頻CD信號的最大功耗發生在平均聲音為4dB時。

這些例子表明，正弦信號比真正的音頻信號引起的功耗更大。因此
，正弦信號可以作為極端熱測試的負載，使得放大器因發熱而關閉。