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在這個(gè)現(xiàn)代世界中，音頻系統(tǒng)中音頻放大的主要目標(biāo)是準(zhǔn)確地再現(xiàn)和放大給定的輸入信號(hào)。而最大的挑戰(zhàn)之一就是擁有高輸出功率，盡可能減少功率損失。D類放大器技術(shù)通過(guò)提供高功率，功耗低，重量輕的方式，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)音響世界產(chǎn)生越來(lái)越大的影響。如今，隨著便攜式音樂設(shè)備對(duì)外部聲音的需求不斷增長(zhǎng)，便攜式音樂設(shè)備越來(lái)越受歡迎。

音頻放大有時(shí)是用管式放大器技術(shù)完成的，但這些技術(shù)體積龐大，不適合便攜式電子音響系統(tǒng)。對(duì)于大多數(shù)音頻放大需求，工程師選擇使用線性模式的晶體管來(lái)創(chuàng)建基于小輸入的縮放輸出。這不是音頻放大器的最佳設(shè)計(jì)，因?yàn)榫€性操作的晶體管將持續(xù)導(dǎo)通，產(chǎn)生熱量并消耗功率。這種熱量損失是線性模式不適合電池供電的便攜式音頻應(yīng)用的主要原因。有許多種類的音頻放大器。A，B，AB，C，D，E和F.這些分為兩種不同的工作模式，線性和切換。
線性模式功率放大器 - A，B，AB和C類都是線性模式放大器，其輸出與輸入成正比。線性模式放大器不飽和，完全導(dǎo)通或完全關(guān)斷。由于晶體管總是導(dǎo)通，發(fā)熱并持續(xù)消耗功率。這是線性放大器與開關(guān)放大器相比效率較低的原因。開關(guān)放大器 - D，E和F類是開關(guān)放大器。他們有更高的效率，理論上應(yīng)該是100％。這是因?yàn)闆]有能量損耗散熱。

什么是D類放大器？ D類放大器是一個(gè)開關(guān)放大器，當(dāng)它處于“開”狀態(tài)時(shí)，它將傳導(dǎo)電流，但是開關(guān)兩端的電壓幾乎為零，因此功耗不會(huì)散熱。當(dāng)它處于“OFF”模式時(shí)，電源電壓將通過(guò)MOSFET，但由于沒有電流，開關(guān)不消耗任何功率。如果不考慮漏電流，放大器在開/關(guān)轉(zhuǎn)換期間將只消耗功率。D類放大器由以下幾個(gè)階段組成： PMW調(diào)制器 一、開關(guān)電路
二、輸出低通濾波器
三、PMW調(diào)制器 我們需要一個(gè)稱為比較器的電路構(gòu)建塊。比較器有兩個(gè)輸入，分別是輸入A和輸入B.當(dāng)輸入A的電壓高于輸入B時(shí)，比較器的輸出將達(dá)到其最大正電壓（+ Vcc）。當(dāng)輸入A的電壓低于輸入B時(shí)，比較器的輸出將達(dá)到其最大負(fù)電壓（-Vcc）。下圖顯示了比較器如何操作在一個(gè)D類放大器。一個(gè)輸入（讓它成為輸入A端子）提供要放大的信號(hào)。另一個(gè)輸入（輸入B）提供有精確產(chǎn)生的三角波。當(dāng)信號(hào)瞬間高于三角波的電平時(shí)，輸出變?yōu)檎?。?dāng)信號(hào)瞬間低于三角波的電平時(shí)，輸出變?yōu)樨?fù)值。結(jié)果是脈沖寬度與瞬時(shí)信號(hào)電平成比例的一連串脈沖。這就是所謂的“脈寬調(diào)制”，即PWM。

開關(guān)電路 即使比較器的輸出是輸入音頻信號(hào)的數(shù)字表示，它也沒有驅(qū)動(dòng)負(fù)載（揚(yáng)聲器）的功率。這個(gè)開關(guān)電路的任務(wù)是提供足夠的功率增益，這對(duì)放大器是必不可少的。開關(guān)電路通常使用MOSFET來(lái)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)開關(guān)電路產(chǎn)生的信號(hào)是不重疊的，或者遇到將電源直接接地的問(wèn)題，或者使用分離電源使電源短路，這一點(diǎn)非常重要。這被稱為直通，但是可以通過(guò)向MOSFET引入非重疊的柵極信號(hào)來(lái)防止這種情況發(fā)生。非重疊時(shí)間被稱為死時(shí)間。在設(shè)計(jì)這些信號(hào)時(shí)，我們必須盡可能縮短死區(qū)時(shí)間，以保持精確的低失真輸出信號(hào)，但必須足夠長(zhǎng)，以保持兩個(gè)MOSFET同時(shí)導(dǎo)通。還必須降低MOSFET處于線性模式的時(shí)間，這有助于確保MOSFET同時(shí)工作，而不是同時(shí)導(dǎo)通。
對(duì)于這種應(yīng)用，由于設(shè)計(jì)中的功率增益，必須使用功率MOSFET。D類放大器的高效率使用，但MOSFET具有寄生的內(nèi)置體二極管，將允許電流在死區(qū)時(shí)間繼續(xù)自由運(yùn)轉(zhuǎn)。可以將肖特基二極管并聯(lián)到MOSFET的漏極和源極，以減少通過(guò)MOSFET的損耗。這減少了肖特基二極管的損耗比MOSFET的體二極管快，確保體二極管在死區(qū)時(shí)間內(nèi)不導(dǎo)通。為了降低高頻損耗，與MOSFET并聯(lián)的肖特基二極管是實(shí)用且必要的。這個(gè)肖特基保證關(guān)閉前MOFETs上的電壓。MOSFET和輸出級(jí)的整體操作類似于同步降壓轉(zhuǎn)換器的操作。開關(guān)電路的輸入和輸出波形如下圖所示。

輸出低通濾波器 D類放大器的最后一級(jí)是輸出濾波器，用于衰減和去除開關(guān)信號(hào)頻率的諧波。這可以用普通的低通濾波器來(lái)完成，但最常見的是電感器和電容器的組合。二階濾波器是需要的，所以我們有一個(gè)-40dB /十年滾降。截止頻率的范圍在20kHz到50kHz之間，這是因?yàn)槿祟悷o(wú)法超過(guò)20kHz。下圖顯示了二階Butterworth濾波器。我們選擇巴特沃思濾波器的主要原因是因?yàn)樗枰脑?shù)量最少，而且響應(yīng)平坦，截止頻率很高。 D類放大器的應(yīng)用 它更適用于便攜式設(shè)備，因?yàn)樗话魏晤~外的散熱器布置。如此便于攜帶。高功率D類放大器已成為標(biāo)準(zhǔn)的多用途消費(fèi)電子應(yīng)用，例如電視機(jī)和家庭影院系統(tǒng)。