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为什么某些D 类放大器要求过滤器?

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为什么某些D 类放大器要求过滤器?

无过滤器调制方案的开发大大减少乃至去除了输出过滤器的需求。无过滤器调制方案可最小化开关电流,这使我们可采用损耗很大的电感器甚至扬声器来代替LC过滤器作为存储元素,并仍然可确保放大器的高效率。

传统的D 类调制方案就其差动输出而言,每个输出都有180度的相位差,并从接地到电源电压VCC发生改变。因此,差动预过滤 (pre-filtered) 输出在正负VCC之间变化,而已过滤的50% 忙闲度在负载中电压为零。请注意,尽管整个负载平均电压为零(50% 的忙闲度),输出电流峰值仍很高,这会导致过滤器损耗,并增加了电源电流。传统的调制方案需要LC过滤器,这样较高的切换电流可在LC过滤器中再循环,而不会被扬声器消耗掉。

在无过滤器调制方案中,各输出均从接地转换至电源电压。但是,VOUT+ 与VOUT- 现在是彼此同相的,没有输入。正电压情况下,VOUT+ 的忙闲度大于50%,而VOUT-的则小于50%。负电压情况下,VOUT+ 的忙闲度小于50%,而VOUT- 的大于50%。整个负载的电压在大多数切换周期中为零,从而大大减小了过滤器和/或扬声器中的I2R损耗。较低的切换损耗使扬声器可作为存储元件,同时仍能保证放大器的高效性。

尽管开关频率组件没有过滤出,但扬声器在开关频率上具备高阻抗,因此扬声器损耗的功率极小。扬声器还不能复制开关频率,即便扬声器可以,人耳也听不到高于约20 kHz的频率。

如果从放大器到扬声器的线迹较短,类似TPA2005D1的5V无过滤器D 类音频放大器在无输出过滤器时也能使用。TPA2005D1在扬声器线长为10厘米或更短无屏蔽时即通过了FCC与CE辐射测试。无线手持终端与PDA对于无过滤器的D 类而言均是极好的应用。类似TPA3001D1和TPA3002D2的更高电压无过滤器D 类放大器要求在所有应用中均采用铁氧体磁珠过滤器 (ferrite bead filter)。

如果设计不采用LC过滤器应不能通过幅射标准且频率敏感电路大于1 MHz的话,那么常可采用铁氧体磁珠过滤器。对必须通过FCC和CE标准的电路而言,这是一个很好的选择,因为上述两项标准仅测试大于30 MHz 的幅射,而铁氧体磁珠过滤器在削弱大于30MHz 的频率方面比LC过滤器的表现要好。如果选择铁氧体磁珠过滤器,那么应选择高频率下阻抗高的、且低频率下阻抗低的。

如果存在低频率 (< 1 MHz)EMI 敏感电路和/或从放大器至扬声器的引线较长,则须采用LC输出过滤器。
 

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