实现最佳音频性能的D类放大器设计挑战

实现最佳音频性能的D类放大器设计挑战

单封装D类放大器

       利用这种方法，下一级集成是在相同的封装内添加针对数字音频应用进行了优化的功率MOSFET，以及PWM控制器、栅极驱动器电路和集成式保护特性。IR的最新PowIRaudio系列集成式功率模块实现了这一目标，让设计者能够为面向高性能高保真音响、家庭影院系统和汽车音响等应用的高效放大器进一步减少元件数量，并且将电路板尺寸缩小了70%之多。

       该系列的4款PowIRaudio器件包括IR4301M、IR4311M、IR4302M和IR4312M，支持35W/4Ω~130W/4Ω全桥和半桥拓扑，让设计者能够配置2.1通道、5通道、6通道和7.1通道应用。这些器件具有很宽的工作电压范围，IR4301/4302和IR4311/4312的工作电压分别高达62V/±31V和32V/±16V。该系列共有的其它重要特性包括过流保护、热关断、内部/外部关断和浮动差分输入。IR4302和IR4312还具有芯片检测功能。

       利用这些器件，设计者可以构建面向典型音乐回放应用的放大器，其无需机械散热器并且能够实现出色的音频性能，例如THD+N低至0.02%。控制器IC的高抗噪性保证在各种环境条件下均能实现可靠操作。这些器件采用散热型PQFN封装，尺寸为5mm x 6mm(IR4301/4311)和7mm x 7mm(IR4302/4312)，因此实现了IR高级D类组合封装解决方案优势最大化。

       为了帮助完成定制设计，共提供了6个参考设计，利用了采用单端和独立电源配置的IR4301和IR4302，以及采用单端电源的IR4311和IR4312。这些设计面向35W、70W、100W和130W应用，包括带和不带散热器的配置。采用IR4302、面向100W双通道无散热器放大器的IRAUDAMP17参考设计如图3所示。

图3：采用IR4302的100W双通道D类参考设计。

       放大器功耗与THD+N性能的关系如图4所示，效率与功耗的关系如图5所示。

图4：采用IR4302的IRAUDAMP17参考设计的THD+N与功耗的关系。

图5：采用IR4302的IRAUDAMP17参考设计的效率与功耗的关系。

       通过简化新一代交钥匙D类芯片放大器的获得方法，这些参考设计能够帮助设计者克服散热挑战，在适用于家庭影院和电视、音频扩展、有源音箱、乐器和售后市场汽车系统等产品的、宽额定音频输出功率范围内实现小型化设定新标准。

       利用这种方法，设计者可以保证在合理的时间窗口内完成各个项目，实现规定的音频质量目标，同时还能为产品小型化设定新标准和实现极具竞争力的价格。