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減少D類音頻放大器中的電磁干擾(EMI)以降低材料清單(BOM)成本卻不影響音頻性能
文章來源:永阜康科技 更新時間:2018/2/6 10:44:00
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設計人員經常選擇D類音頻放大器來驅動電視機(TV)、Bluetooth®音箱和筆記本電腦等各種中等功率應用里的揚聲器。畢竟,與傳統的AB類音頻放大器相比,D類音頻放大器具有更少的散熱量和相對較高的效率(以便延長電池壽命)。如果緊湊的電路板空間非常重要,那么D類音頻放大器也頗具優勢。

與D類音頻放大器相關的最大挑戰是電磁干擾(EMI)。傳統上用外部電感器-電容器濾波法來減少EMI,但這會增加終端設備的成本、占位面積和復雜度。

TI已開發了幾種閉環放大器,包括TPA3110(2010年發布),它通過采用先進的閉環功率級顯著減少了EMI。此外,TI還剛剛發布了TPA3140 D類音頻功率放大器,該產品包含的一些創新甚至有助于為線纜長度達1米的揚聲器提供真正無電感器的性能。在LCD TV(其中較長的揚聲器線纜使得滿足EMI要求成為一項挑戰)領域,這種無電感器的設備已投入生產。

 

邊緣速率控制

一種用來減少EMI輻射的方法是降低該放大器輸出轉換的壓擺率。因為TPA3140使用專有的高性能反饋拓撲結構,所以降低壓擺率不會降低總諧波失真(THD)或音頻質量。圖1中的快速傅立葉變換(FFT)圖像展示了在較慢邊緣高頻含量降低的情況。

 

1:無邊緣速率(紅色)和有邊緣速率(黃色)的EMI

 

擴頻時鐘

雖然邊緣速率控制是一種減少EMI(當其出現在高于30MHz的頻率范圍內時)的有效手段,但它并未解決D類放大器開關輸出的基本載波頻率及其相關諧波(落入低于30MHz的范圍內)的問題。

TPA3140包括一種專有算法,該算法可將少量頻率調制功能添加到該放大器的時鐘電路。該算法不影響放大的音頻質量,但會顯著減少開關頻率的峰值能量。

 

EMI結果

圖2展示了對揚聲器線纜長度接近1米的電視機的EMI測試結果。紅線是準峰值限制,綠線是平均限制。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2EMI圖:藍曲線是準峰值,綠曲線是平均曲線

 

音頻性能

  • <0.05%THD + 噪聲(N)(當功率為1W、電阻為4Ω、頻率為1kHz時)
  • <65μV A計權輸出噪聲

總之,TPA3140 D類音頻功率放大器可顯著減少EMI,這允許無電感器的運行(可節省主要BOM成本卻不影響音頻質量)。

 
 
 
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