中心議題：

• D類放大器解決方案
• D類放大器的電源設計

解決方案：

• 要用截止頻率略高於音頻頻帶的低通濾波消除雜波
• 用鐵氧體磁珠來產生少量附加的電感

開關放大器或D類放大器在消費類音頻設備中的應用已經快速上升到了一個很突出的水平

，從MP3播放器、手機、遊戲機、LCD-TV到家庭影院。D類放大器的最大競爭優勢是特別高的功率轉換效率
，在實際應用中可高達85%～90%，而線性AB類放大器在典型的功率輸出水平上通常隻能達到25%。

在手持應用中，D類(lei)放(fang)大(da)器(qi)的(de)低(di)功(gong)耗(hao)允(yun)許(xu)設(she)計(ji)師(shi)可(ke)在(zai)保(bao)持(chi)很(hen)長(chang)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)間(jian)隔(ge)的(de)同(tong)時(shi)提(ti)供(gong)很(hen)高(gao)的(de)音(yin)頻(pin)質(zhi)量(liang)。對(dui)所(suo)有(you)個(ge)人(ren)通(tong)信(xin)和(he)音(yin)響(xiang)設(she)備(bei)來(lai)說(shuo)，電(dian)池(chi)壽(shou)命(ming)是(shi)一(yi)個(ge)關(guan)鍵(jian)的(de)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)。對(dui)於(yu)市(shi)電(dian)供(gong)電(dian)設(she)備(bei)(如A/V視聽產品和遊戲機)
，D類放大器的高功效可帶來更低的散熱量。從而使設計師可以采用更小的散熱器來實現更簡潔的外形、更低的材料和組裝成本。事實上，精心設計的電源可以使每通道輸出功率高達幾瓦的應用無須散熱片。

D類放大器解決方案

D類放大器的基本拓撲結構包括一個脈寬調製器
、一個功率橋輸出電路和一個低通濾波器。目前
，市場上的D類(lei)放(fang)大(da)器(qi)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)用(yong)戶(hu)節(jie)省(sheng)很(hen)多(duo)設(she)計(ji)工(gong)作(zuo)
，如(ru)屏(ping)蔽(bi)放(fang)大(da)器(qi)開(kai)關(guan)操(cao)作(zuo)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)和(he)選(xuan)擇(ze)最(zui)合(he)適(shi)的(de)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)。提(ti)高(gao)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)輸(shu)出(chu)濾(lv)波(bo)要(yao)求(qiu)，但(dan)會(hui)因(yin)MOSFET柵(zha)極(ji)電(dian)容(rong)而(er)導(dao)致(zhi)更(geng)大(da)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)失(shi)。因(yin)此(ci)，開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)選(xuan)擇(ze)要(yao)求(qiu)在(zai)外(wai)部(bu)元(yuan)件(jian)數(shu)量(liang)和(he)功(gong)率(lv)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)之(zhi)間(jian)做(zuo)一(yi)個(ge)平(ping)衡(heng)。功(gong)率(lv)橋(qiao)的(de)設(she)計(ji)取(qu)決(jue)於(yu)所(suo)期(qi)望(wang)的(de)D類放大器的輸出功率。

例如
，目前市場上已有D類耳機驅動器和D類揚聲器驅動器，這些不同配置的一個關鍵不同是輸出級的設計。設計用於揚聲器的D類放大器能夠產生小於1瓦到幾瓦的輸出功率
，且無須散熱片。這些IC為許多消費類應用提供了單芯片解決方案，從便攜式多媒體播放器到遊戲機和一些LCD-TV。在大多數這些應用，特別是手持產品中，單芯片解決方案是至關重要的。

不過，對於非常高的輸出功率，一個D類放大器可以結合一個采用音頻功率MOSFET構建的外部輸出級來實現。該D類放大器必須提供一個合適的預放大器，所選的分立MOSFET必須是針對數字音頻操作而優化的。

濾波

D類MOSFETH橋的輸出是一個代表音頻信號的方波。開關頻率元件必須被衰減，以防止幹擾和確保最終產品通過電磁兼容(EMC)renzheng。zheyaoqiuyigejiezhipinlvlvegaoyuyinpinpindaideditonglvbo。yinci
，kaiguanpinlvyuegao，zhexieyuanjiandeshuaijianjiuyueda。zheyunxucaiyongchicungengxiaodewaibulvboyuanjian。

另一方麵，MOSFET上的損耗會隨著開關頻率的提高而增加，從而降低效率

，並導致更大的功耗和帶來相關的熱管理問題。特別是，在MOSFET柵極電容上產生的開關損耗，會隨著工作頻率的提高而線性增加。因此
，通常認定D類放大器輸出級的設計要具有低損耗的MOSFET
，並正確設置了開關頻率，以滿足電磁幹擾(EMI)的特定要求。

用無濾波器的D類放大器連接到揚聲器(如手機揚聲器)，對於尺寸和成本都很敏感的應用來說是一個明顯的優勢。當D類放大器輸出靠近揚聲器時
，揚聲器線圈的寄生電阻和電感可組成一個適當的LR低通濾波器。可用於無濾波器配置的D類放大器的一個例子是歐勝的WM8960。如果D類放大器輸出與揚聲器的距離比較遠，那麼需要用一個鐵氧體磁珠來產生少量附加的電感，以改善EMC性能。

電源設計

與線性A/B類放大器相比
，采用D類放大器的設計師還必須更密切注意電源性能對音頻輸出質量的影響。因為D類(lei)輸(shu)出(chu)是(shi)一(yi)個(ge)開(kai)關(guan)級(ji)，將(jiang)電(dian)源(yuan)軌(gui)直(zhi)接(jie)有(you)效(xiao)地(di)連(lian)接(jie)到(dao)音(yin)頻(pin)輸(shu)出(chu)後(hou)，電(dian)源(yuan)上(shang)的(de)音(yin)頻(pin)頻(pin)帶(dai)波(bo)動(dong)將(jiang)直(zhi)接(jie)調(tiao)製(zhi)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)。因(yin)此(ci)，設(she)計(ji)師(shi)必(bi)須(xu)確(que)保(bao)音(yin)頻(pin)頻(pin)帶(dai)上(shang)的(de)高(gao)負(fu)載(zai)調(tiao)節(jie)，或(huo)采(cai)取(qu)措(cuo)施(shi)消(xiao)除(chu)市(shi)電(dian)或(huo)音(yin)頻(pin)帶(dai)紋(wen)波(bo)的(de)影(ying)響(xiang)。

許xu多duo製zhi造zao商shang提ti供gong浮fu動dong穩wen壓ya器qi，必bi要yao時shi它ta可ke以yi添tian加jia到dao現xian有you的de電dian源yuan中zhong


，以yi改gai善shan負fu載zai調tiao節jie。對dui每mei個ge放fang大da器qi輸shu出chu采cai用yong一yi個ge獨du立li的de穩wen壓ya器qi，具ju有you減jian少shao音yin頻pin通tong道dao之zhi間jian串chuan擾rao的de附fu加jia優you勢shi。不bu過guo，一yi個ge額e外wai的de穩wen壓ya器qi或huo一yi對dui穩wen壓ya器qi增zeng加jia了le總zong的de實shi現xian成cheng本ben。此ci外wai，穩wen壓ya器qi功gong耗hao降jiang低di了le效xiao率lv增zeng益yi
，而er效xiao率lv增zeng益yi是shi采cai用yongD類放大器的一個關鍵理由。

此外，提高放大器的電源抑製比(PSRR)，降低了負載調節對音頻輸出信號的影響。添加PWM輸出到模擬音頻輸入的反饋通過補償電源電壓的變化提高了PSRR。這可以實現高達80dB左右的PSRR，這已經非常接近便攜式應用使用的差分AB類放大器的PSRR。不過

，如果D類放大器輸入信號是純粹的數字音頻，那麼這一技術不適用。全數字D類放大器的PSRR是0分貝
，而且設計師必須確保電源電壓的小偏差調節。

電源的瞬態性能也應當考慮。為了精確地再現PWM波bo形xing，電dian源yuan必bi須xu能neng夠gou對dui突tu如ru其qi來lai的de電dian流liu變bian化hua迅xun速su反fan應ying。線xian性xing放fang大da器qi在zai這zhe方fang麵mian的de要yao求qiu不bu高gao
，因yin為wei輸shu出chu級ji的de帶dai寬kuan局ju限xian於yu音yin頻pin範fan圍wei。對dui於yu一yi個ge針zhen對duiD類放大器設計的電源來說
，導致糟糕瞬態響應的音頻帶外電壓波動，將調製PWM信號，從而引入在音頻輸出端可聽得見的諧波失真。

一個有幫助的技術是安置不同輸出級的MOSFET在不同的開關中，這可減少峰值電源電流。例如，歐勝5～7.1聲道數字功放控製器WM8608，具有一個內嵌的‘PWM輸出相’功能
，它可在每個輸出聲道的PWM信號之間引入160ns的延遲，這樣就具有PWM周期內分散開關瞬態電流的效果。在一個6聲道的多聲道係統中，這一技術可大幅降低最大瞬態負載電流
，並降低串擾。