增強高功率D類音頻放大器設計中的性能和可靠性
電平變換
由于輸入電平轉換的要求,實現雙態D類放大器可能有一定難度。 在高功率D類放大器中,最好為功率MOSFET階段提供高壓供電軌(±VSS)。實際D類放大器設計中,±100Vdc電壓可以在8負載上產生高達600W的音頻功率。
大多數現有高電壓IC(HVIC)D類驅動器缺乏將低壓調制部分轉為高壓電源部分的能力。能夠提供電平轉換的驅動器有也有其他不足,這使得它很難成為D類操作的理想選擇(例如,驅動器輸出接地端子采用負電壓軌,要求輸入驅動信號電平轉換到負電源)。通過分立器件添加該項功能,成本高、設計難度大且占用大量空間,具備高電壓雙極供電接口的電平轉換解決方案是D類設計的顯著優勢。
通常,大多數驅動器解決方案不提供輸入輸出隔離,也不提供驅動器間的隔離,因此需要額外元件提供電平轉換機制。
圖3:低壓數字調制器與高壓雙極輸出電源之間接口需要電平轉換
可靠性和噪聲抑制
現有的典型柵極驅動器IC在20V/ns或更大的高電壓瞬變時容易發生鎖閉,通常情況下對高轉換速率瞬變噪聲(從功率級反饋耦合到精確數字輸入端)沒有抑制作用。在試圖獲得最佳音頻保真度且保持本底噪聲盡可能低時,缺乏噪聲抑制是其主要劣勢。
高頻操作
D類柵極驅動器的最佳特性之一是能夠在高開關頻率下運行,且傳播延遲最小。這些特性使得在反饋路徑上的總循環延遲非常低,獲得盡可能好的噪聲性能。更高頻率下運行也提高了“循環增益”,改善了放大器的失真性能。現有的大多數HVIC驅動器僅支持最高1MHz的調制頻率。
集成度
在當今競爭激烈的全球市場上,集成了所有這些特性的解決方案,將為D類放大器設計人員提供很大便利,他們可以通過縮短設計時間、減少元件數量、降低插入成本以及因較多器件數量而帶來的較低可靠性,從而使其產品盡早上市。
小結
D類放大器的特性遠遠超越了傳統模擬放大器,包括更低的THD、更小的電路板空間、更高的功率效率和更低的BOM成本。高集成的柵極驅動器IC對系統構架和音頻性能都有顯著的積極作用。Silicon Labs公司的Si8241/8244音頻驅動器是首個集成所有特性到單一IC封裝的高功率D類放大器解決方案。這些柵極驅動器的優點包括:為最低THD和最佳功效提供高精度死區時間設置;無需為輸入信號電平轉換而增加復雜設計和器件數量;隔離的輸出驅動器,簡化雙態開關器實現;對瞬變電源有較高抑制力。要想了解有關Si824x D類音頻驅動程序的更多內容,以及如何利用這些柵極驅動器為高保真音頻市場提供新的設計思路,請訪問:www.silabs.com/audio-driver。
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