減少D類音頻放大器中的電磁干擾以降低材料清單成本卻不影響音頻性能

計(jì)人員經(jīng)常選擇D類音頻放大器來驅(qū)動(dòng)電視機(jī)（TV）、Bluetooth?音箱和筆記本電腦等各種中等功率應(yīng)用里的揚(yáng)聲器。畢竟，與傳統(tǒng)的AB類音頻放大器相比，D類音頻放大器具有更少的散熱量和相對(duì)較高的效率（以便延長(zhǎng)電池壽命）。如果緊湊的電路板空間非常重要，那么D類音頻放大器也頗具優(yōu)勢(shì)。

與D類音頻放大器相關(guān)的最大挑戰(zhàn)是電磁干擾（EMI）。傳統(tǒng)上用外部電感器-電容器濾波法來減少EMI，但這會(huì)增加終端設(shè)備的成本、占位面積和復(fù)雜度。

TI的幾種閉環(huán)放大器，它通過采用先進(jìn)的閉環(huán)功率級(jí)顯著減少了EMI。此外，TI還剛剛發(fā)布了TPA3140 D類音頻功率放大器，該產(chǎn)品包含的一些創(chuàng)新甚至有助于為線纜長(zhǎng)度達(dá)1米的揚(yáng)聲器提供真正無電感器的性能。在LCD TV（其中較長(zhǎng)的揚(yáng)聲器線纜使得滿足EMI要求成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)）領(lǐng)域，這種無電感器的設(shè)備已投入生產(chǎn)。

邊緣速率控制

一種用來減少EMI輻射的方法是降低該放大器輸出轉(zhuǎn)換的壓擺率。因?yàn)門PA3140使用專有的高性能反饋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所以降低壓擺率不會(huì)降低總諧波失真（THD）或音頻質(zhì)量。圖1中的快速傅立葉變換（FFT）圖像展示了在較慢邊緣高頻含量降低的情況。

圖1：無邊緣速率（紅色）和有邊緣速率（黃色）的EMI圖

擴(kuò)頻時(shí)鐘

雖然邊緣速率控制是一種減少EMI（當(dāng)其出現(xiàn)在高于30MHz的頻率范圍內(nèi)時(shí)）的有效手段，但它并未解決D類放大器開關(guān)輸出的基本載波頻率及其相關(guān)諧波（落入低于30MHz的范圍內(nèi)）的問題。

TPA3140包括一種專有算法，該算法可將少量頻率調(diào)制功能添加到該放大器的時(shí)鐘電路。該算法不影響放大的音頻質(zhì)量，但會(huì)顯著減少開關(guān)頻率的峰值能量。

EMI結(jié)果

圖2展示了對(duì)揚(yáng)聲器線纜長(zhǎng)度接近1米的電視機(jī)的EMI測(cè)試結(jié)果。紅線是準(zhǔn)峰值限制，綠線是平均限制。

圖2：EMI圖：藍(lán)曲線是準(zhǔn)峰值，綠曲線是平均曲線

音頻性能：

《0.05％THD + 噪聲（N）（當(dāng)功率為1W、電阻為4Ω、頻率為1kHz時(shí)）

《65μV A計(jì)權(quán)輸出噪聲

總之，TPA3140 D類音頻功率放大器可顯著減少EMI，這允許無電感器的運(yùn)行（可節(jié)省主要BOM成本卻不影響音頻質(zhì)量）。

審核編輯：郭婷