汽车电子知识与D类放大器的技术基础

1 放大器的技术基础为充分了解D类音频放大器，我们首先简单介绍该放大器的技术基础。A类放大器的输出元件在整个周期都持续导通。换言之，偏置电流一直流过输出元件。A类放大器具有最好的线性输出、失真最小。但缺点是效率太低，只有约20%。B类放大器的输出元件分别在正弦曲线的半个周期（一个在正半、另一个在负半周期）导通。若没有输入讯号，则输出元件没有电流流过。在最大输出功率，B类放大器的效率最高，为78.5%。但一个输出元件关闭和另一个输出元件导通间的间隔会在交叉点产生线性问题。AB类放大器是上述两种类型的组合。两个元件在靠近交叉点（尽管很接近）处同时导通。每个元件的导通时间长於半个但短於一个周期，克服了B类放大器设计非线性问题。AB类放大器效率约为50%。它是最常用的一种功率放大器。D类音频放大器是开关和脉宽调变（PWM）放大器。因开关不是全开就是全关，所以大幅降低了输出元件上的损耗。据说其效率可达90~95%。利用音频讯号调变可驱动输出元件的PWM载波讯号。但因D类音频放大器是开关型，所以它会产生开关杂讯。其最末级是一个滤除高频PWM载频的低通滤波器。2 D类和AB类放大器比较AB类放大器是目前汽车音响应用中的标准。该技术非常成熟，所以，采用其开发产品相对较容易，且不 需要调整和重头再来。多家IC制造商间的激烈竞争也使AB类放大器价格趋於合理。由於AB类放大器只需外接几个元件，进一步降低了原材料成本。另外，当与 最初的D类音频放大器相较时，AB类放大器具有不产生电磁干扰（EMI）的优势。AB类放大器的缺点包括相对较高的功耗，以及由50%工作效率引起的发热，但仅在音响系统变得更复 杂时，这些缺点才会成为严重问题。不过，在车前单元的应用中，AB类放大器又引发了一个新问题：源於不断增加的功耗，当电源电压高於18V时，无法用AB 类放大器产生更高输出功率。除了90%的工作效率外，D类音频放大器还可透过与处理音频之数位讯号处理器（DSP）的互连来进 行设计，此举节省了在DSP内整合一个类比/数位转换器的成本（AB类放大器有一个基本的类比连接；但将D类音频放大器称为‘数位’放大并不恰当。）最 後，D类音频放大器可整合到60V的电源线路之中。