【導讀】《中國音頻放大器行業(yè)發(fā)展深度分析與投資前景預測報告（2022-2029年）》顯示，全球音頻放大器市場銷售額由2016年的1357.34百萬美元增長至2020年的1620.13百萬美元；并預計2027年全球音頻放大器市場銷售額將達到2331.89百萬美元。
在各類音頻放大器中，D類功放是應用最廣泛的。有別于高損耗的 A 類、直流偏置 B 類、或介于A 類和 B 類之間的AB 類，D類數(shù)字功放具有失真小、噪音低、動態(tài)范圍大等特點、在音質的冷暖度、解析力、低頻的震撼力度方面具有不可比擬的優(yōu)勢：首先，它具有極強的高效率和極低的諧波失真及噪聲水平，有助于產生更少的熱耗散；其次，更高的功率密度有助于節(jié)省電路板空間和成本；最后，D類放大器可用于設計克服許多潛在的開關噪聲，并且可以更好地調整調諧靈活性，因此與線性放大器相比，D類功放仍然可以保持較高水平的整體音質，從而使得在音質、功率效率和密度之間的權衡成本通常是可承受的。
隨著高能效電子產品的不斷開發(fā)、對車載信息娛樂系統(tǒng)牽引力的需求增加，D類功放需求持續(xù)攀升，未來D類功放將成為音頻放大器主要的增長點。據(jù)數(shù)據(jù)，2020-2027年，全球D類功放銷售額將從693.54百萬美元增長到1037.92百萬美元，在全球音頻放大器市場銷售額的比重將由42.8%增長至44.5%。
（數(shù)據(jù)來源：觀研報告網(wǎng)）
D類數(shù)字功放相關設計方法
揚聲器的工作原理是電動機，這意味著通過負載的電流方向必須從正極擺動到負極（另一個方向），因此BTL（橋接負載）是D類放大器中最常見的輸出配置。由于這兩個同步降壓驅動器將連接在差分開關級中揚聲器負載的兩端，并且每個方向都帶有半橋調節(jié)，因此這種全控制屬于全橋轉換器。首選全橋轉換這種方式不僅是由于更好的柵極控制可以避免擊穿問題，而且因為電荷泵問題存在于單個半橋配置中會顯著提高噪聲水平，從而降低輸出質量并導致 EMI問題。同樣重要的是，為保證D類放大器的整體性能，輸出LC濾波器必須經(jīng)過優(yōu)化以實現(xiàn)最低的功率損耗并免受音質的干擾。
01 全橋轉換器
高邊開關和低邊開關之間的死區(qū)時間是指兩個開關中的其中一個接通而另一個斷開的時間，反之亦然。如果在操作范圍內可能設置了一個狹窄的死區(qū)時間是非常危險的，因為當兩個開關都在那里導通時，電源（此處為 PVDD）將直接接地并導致電路短路 - 這稱為擊穿。為了更好地避免這種情況發(fā)生，半橋配置通常被全橋轉換器取代。正如上所述，當另一個開關方向為接通時，存儲在半橋單輸出電感中的電荷將被換向回電源，從而將電流拉回源極。這種泵浦效應會因高諧波失真而嚴重影響D 類放大器。
在全橋轉換中，兩個輸出電感扼流圈由每側的兩個開關分別驅動。此處裝置的全橋轉換器不會發(fā)生電荷泵浦，因為當反向電流循環(huán)時，能量將在開關腿的另一側消耗。
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02 系統(tǒng)電源
數(shù)字功放的電源因功率級別而異，因此其拓撲結構取決于哪個電源可以達到最佳功率效率并能夠提供穩(wěn)定的AVDD 和 PVDD。
推薦的科達嘉產品：
CPSQ / TCB / PK / PKS / SPBL / SPRH / CPER / CPCE / CSCF / VSRU /CSBL / CSBX /CSEB / CSEC
03 信號傳輸
Signal Transmission
數(shù)字媒體被壓縮后發(fā)送到接收解碼器，最終用于為數(shù)字功放生成音頻輸入。為消除由環(huán)路不平衡阻抗和導體偶爾引起的傳輸或數(shù)據(jù)鏈噪聲的干擾
為了消除傳輸或數(shù)據(jù)鏈噪聲的干擾，通常是由環(huán)路不平衡阻抗和導體耦合引起的，必須使用共模扼流圈（CMC）來抑制傳輸線或接口的噪聲。
推薦的科達嘉產品：CSTP / CSTA / CSTC
作為專業(yè)的電感器制造商，科達嘉電子擁有多個不同系列的產品，具有極低的交流電阻和小體積尺寸，并具備高飽和、低損耗、高功率密度以及抗電磁干擾能力強等優(yōu)點，為上述D類數(shù)字功放的設計方法提供解決方案。
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