D类功率放大器的原理及应用要点.doc

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1、１８科技资讯科技资讯　ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２００８　　ＮＯ．０３ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ工　业　技　术Ｄ类功率放大器的原理及应用曾宝国　　曾妍（四川信息职业技术学院　　四川广元　　）摘　要：Ｄ类功放在体积、效率、省电等方面优势很适合在便携式、紧凑式大功率场合下应用。文中简要分析了Ｄ类功放的原理和特点，并介绍了一款基于ＭＡＸ９７４２的简易功放电路。关键词：Ｄ类功放　　ＭＡＸ９７４２中图分类号：ＴＰ２１　　　　　　　　　　

2、　　　文献标识码：Ａ　　　　　　　　　　　　　文章编号：１６７２－３７９１（２００８）０１（ｃ）－００１８－０２１　引言传统的模拟音频功放保真度高，但效率低、能耗大，且要求有良好的散热设备，适用于专业音响领域。Ｄ类音频功放虽然保真度不及传统功放，但具有效率高、体积小、输出功率大、低ＥＭＩ、具备多种工作模式等优点，逐渐成为了便携式设备（如ＰＤＡ）中不可替代的产品。目前市面上有很多Ｄ类功放开发厂商，如英国捷特科（Ｚｅｔｅｘ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）；日本罗姆（ＲＯＨＭ）、雅马哈（ＹＡＭＡＨＡ）；美国

3、凌云科技（Ｃｉｒｒｕｓ　Ｌｏｇｉｃ）、安森美（ＯＮＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、德州仪器（ＴＩ）、国家半导体（ＮＳ）、美信（Ｍａｘｉｍ）。Ｍａｘｉｍ公司推出的产品型号众多，据其称在不降低音质的前提下能提供高效指标，具有业界最佳的ＴＨＤ、ＰＳＲＲ和省电特性，而且具有超低ＥＭＩ、无ＲＦ干扰和咔嗒／噼噗声等音频设计的潜在问题。２　Ｄ类功放的工作原理２．１　经典Ｄ类功放经典Ｄ类攻放主要由脉冲宽度调制器、开关放大器和低通滤波器等三部分组成，结构如图１所示。图１　经典Ｄ类功放结构示意图Ｄ类攻放原理简图如图２所示。

4、图２　Ｄ类功放原理简图图中，三角波发生器、比较器和音频输入信号构成脉宽调制器（ＰＷＭ）；两只输出场效应管组成开关放大器；ＬＦ和ＣＦ构成低通滤波器，用以恢复音频信号。驱动级用来驱动开关放大器，使放大器输出信号为在ＶＤＤ和－ＶＤＤ间切换的高频方波，波形如图３所示。２．２　Ｄ类功放的全桥输出很多Ｄ类攻放使用全桥输出级，即用两个半桥输出交替驱动负载。这种类型的负载连接经常被称为桥联负载（ＢＴＬ）。全桥输出通过交替开启负载导通路径工作，获得双向电流流经负载效果而不需要一个负电源或隔直电容。２．３　无输出滤波Ｄ类

5、功放全桥输出Ｄ类攻放除具有ＡＢ类ＢＴＬ功放的优点外，还具有较高的效率，但其输出端需要加一个外部ＬＣ滤波器，用于提取音频信号和防止在负载上耗散高频能量。加入外围ＬＣ滤波器不仅增加了总成本和电路板空间，还可能因滤波元件的非线性而引入额外失真，因而成为传统Ｄ类功放的主要缺点之一。目前，Ｄ类功放采用了先进的无滤波器调制方式，从而省掉或最大限度地降低了对外部滤波器的要求。比如，国家半导体的ＬＭ４８５１０、Ｍａｘｉｍ的ＭＡＸ９７４２／９９７５等。３　Ｄ类功放应用实例这里以ＭＡＸ９７４２为例，介绍其引脚、内部结构及

6、典型应用。ＭＡＸ９７４２立体声Ｄ类音频功放是Ｍａｘｉｍ公司生产的大功率无输出滤波器Ｄ类音频放大器，采用２０Ｖ～４０Ｖ单电源或±１０Ｖ～±２０Ｖ双电源供电，可为４Ω负载提供２×１６Ｗ功率，也可配置成驱动单个８Ω扬声器的ＢＴＬ架构。ＭＡＸ９７４２具有较高的效率（驱动８Ω负载时高达９２％），可取消笨重的散热器并节省功耗。其它特性还包括：全差分输入、全面的咔嗒／噼噗声抑制、低功耗关闭模式以及外部增益可调、短路与过热过载保护等功能。适合在平板电视、ＣＲＴ电视、多媒体控制器以及家庭高保真音响中使用。３．１　ＭＡＸ

7、９７４２的引脚及内部结构ＭＡＸ９７４２为３６引脚ＴＱＦＮ（６ｍｍ×６ｍｍ×０．８ｍｍ）封装，可工作于－４０。Ｃ至＋８５。Ｃ温度范围。其引脚排列和内部结构图３　Ｄ类功放输出脉冲与输入音频信号波形图图４　ＭＡＸ９７４２引脚及内部结构图图５　ＭＡＸ９７４２应用电路１９科技资讯　科技资讯　ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２００８　　ＮＯ．０３工　业　技　术如图４所示。３．２　ＭＡＸ９７４２应用电路举例ＭＡＸ９７４２可提供单／双电源工作模式，用以驱动双４Ω或单８Ω扬声器（ＢＴＬ）

8、等多种功放电路，图５所示为单电源驱动双４Ω扬声器功放电路。左右声道信号由ＣＩＮ耦合送入功放，经放大后用以驱动双４Ω扬声器工作。４　结语Ｄ类功放以其显著的特点和优良的性能，已广泛应用于车用数字影音娱乐、ＰＤＡ、ＭＰ４、移动电话、高清电视、平板电视等领域。随着应用环境对产品体积、效率、音质、省电等方面的要求，Ｄ类功放将逐渐成为音频设计人员的首选。参考文献［１］　ＭＡＸ９７４２　ｄａｔａｓｈｅｅｔ，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍａｘｉｍ－ｉｃ．ｃｏｍ．［２］　何杞鑫