D類放大器的多級EMI消減技術

多年來，消費類音頻工程師一直想使用省電的數字D類放大器來取代耗電的模擬A/B類放大器。但到目前為止，兩個問題阻礙了D類放大器的應用：傳統D類放大器方案中固有的高頻開關產生的EMI高輻射，以及為滿足EMI規范而添加過濾和屏蔽措施所帶來的高成本。日前，高性能模擬與混合信號IC廠商Silicon laboratories 就針對上述應用瓶頸推出了據稱是“業界首顆能有效消減EMI的5瓦特立體聲D類放大器”產品--Si270x。

　　目前，除了多個音頻放大器細分市場快速增長外，另一個引人注目的趨勢則是由A/B類放大器快速轉向D類放大器 。來自Databeans的數據顯示，2010年D類放大器市場預計將達到3.47億美元，今后5年的年復合增長率將達到11%，遠遠超過音頻市場的平均增速。

　　作為Silicon Labs D類放大器系列產品的首個成員，新型Si270x放大器被定義為“改變音頻行業游戲規則”的產品，目標市場瞄準那些對價格和噪音敏感的消費類音頻產品，包括智能手機擴展設備、桌面收音機、電視機條形音箱和監視器、音響和電池供電的收音機。

　　該公司音頻放大器產品總監Rick Beale表示，“多級EMI消減技術”將是確保Si270x取得市場成功的關鍵因素，其設計理念就是希望從源頭上抑制傳統D類放大器的干擾，使其更易符合EMI規范、更適用于AM/FM收音機和智能手機。據稱，與現存的D類放大器解決方案相比，Si270x在EMI規范頻帶內將輻射干擾降低了10倍，在FM無線波段內降低了100倍，在AM波段內降低了1000倍。

　　圖：Si270x放大器應用電路框圖。

　　“我們采用四級方案的EMI消減技術包括：擴展PWM有效抑制寬帶開關輻射能量，使其輻射能量不到原有的1/10 ;可調制的無噪聲陷波，確保清晰的AM信號接收 ;可調整的開關轉換更易滿足一致性要求和FM接收 ;以及片上反饋保護，提升音頻質量。”Rick補充道。

　　此外，由于傳統的D類放大器在900MHz收發頻段時會產生大量的EMI輻射，消弱了智能手機和其擴展設備空中(OTA)收發信號質量。而另一方面，目前大多數擴展平臺均采用模擬架構，非常容易受到TDMA發射所產生的噪聲影響。因此，Si270x放大器此次采用了智能手機友好的全數字架構，不易受輻射噪聲的干擾，并增強了OTA的性能和兼容性。

　　為了避免傳統D類放大器帶來的EMI，音頻工程師往往采用低成本但效率低的A/B類放大器，這需要更大、更昂貴的電源供應器及散熱片(一些需要9V或12V電池配置)。Si270x放大器使得開發者可以在便攜式音頻系統中使用更小和更低成本的電源供應器，更少的電池，且不降低性能。Rick進一步解釋說，與采用A/B類放大器的系統相比，Si270x可延長2.5倍的播放時間，且僅僅需要一半的電池數量。例如，使用4節AA堿性電池，基于Si270x的消費類音頻系統可提供長達8.4小時的播放時間。

　　為了向多種消費類音頻產品(如桌面收音機、擴展設備、音響和迷你立體聲系統)提供完整的消費類音頻平臺解決方案，Si270x D類放大器還可與Si473x AM/FM廣播調諧器實現無縫連接。據悉， Si473x集成了立體聲模擬輸入和內部模數轉換器，并與無線電調諧器前端復用，支持輔助的模擬音頻輸入，無需額外的外部ADC。