用D類放大器進行設計須知

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、游戲機、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只能達到25%。

在手持應用中，D類放大器的低功耗允許設計師可在保持很長電池充電間隔的同時提供很高的音頻質量。對所有個人通信和音響設備來說，電池壽命是一個關鍵的性能指標。對于市電供電設備(如A/V視聽產品和游戲機)，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制器、一個功率橋輸出電路和一個低通濾波器。目前，市場上的D類放大器可以幫助用戶節省很多設計工作，如屏蔽放大器開關操作所產生的電磁干擾和選擇最合適的開關頻率。提高開關頻率可以降低輸出濾波要求，但會因MOSFET柵極電容而導致更大的功率損失。因此，開關頻率選擇要求在外部元件數量和功率轉換效率之間做一個平衡。功率橋的設計取決于所期望的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。設計用于揚聲器的D類放大器能夠產生小于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游戲機和一些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，對于非常高的輸出功率，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MOSFET H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，以防止干擾和確保最終產品通過電磁兼容(EMC)認證。這要求一個截止頻率略高于音頻頻帶的低通濾波。因此，開關頻率越高，這些元件的衰減就越大。這允許采用尺寸更小的外部濾波元件。

另一方面，MOSFET上的損耗會隨著開關頻率的提高而增加，從而降低效率，并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，并正確設置了開關頻率，以滿足電磁干擾(EMI)的特定要求。