作家：Imelda Zhang90后性交网

本文援用地址：https://www.eepw.com.cn/article/202312/454141.htm

跟着电动汽车的发展，车载音响系统的信说念的数目和输出功率均在迟缓飞腾。D类功放以小尺寸，高输出功率和高成果的优点，成为车载音频类居品的中坚力量。D类功放将输入的声讯息号同三角波进行相比，生成PWM波形，并通过LC滤波器将声息归附，结束声息放大。为结束更好的音频推崇及温柔车载EMI需求，合理的LC滤波器策画和选型变得尤为首要。文主要针对D类功放LC滤波器电感电容值进行推导计较，并对电感及电容选型的珍惜事项进行先容和分析。

图1. D类功放结构阐发图

1.  2.1MHz LC滤波器数值计较

         图2.BD调制样式下的LC滤波器                                  

图3.BD调制样式下LC滤波器等效模子

图4. 单端LC滤波器

以TAS6424E-Q1和TAS6584 -Q1为例，该居品责任在BD调制样式，BTL输出时，LC滤波器的结构如图2所示。如图3、图4所示LC滤波器可更变为2个十足一致的单端模子。          

在内容诈骗中，在客户细则谐振频率和喇叭电阻值后即可细则LC滤波器的数值。不错假定谐振频率与负载或任何器件的寄生电阻无关，即滤波器-负载组合电路的谐振频率等于，即不包含电阻项。由于品性因数细则了反映弧线在谐振频率时的峰值大小，在临界阻尼时，咱们取品性因数Q值为0.707。

其中，为谐振频率，为BTL样式下喇叭负载阻抗的一半，Q为电路的品性因数，L和C为LC滤波器的电感电容值。

联立解得，L和C的值如下

LC滤波器选型的珍惜事项：

1）东说念主耳可听界限内20Hz-20KHz频响平坦

2）谐振点品性因数不宜过大，如巴特沃斯滤波器

3）对开关频率偏执各次谐波的压制达-40dB以上

为保证20KHz内频响弧线平整，在2.1Mhz开关频率下，80KHz，90KHz等是常用的谐振频率值。LC滤波器的谐振频率若斥地过小，如2.1Mhz开关频率下斥地在30KHz，在十几KHz会出现显着的频响下落。在开关频率为480KHz时，40KHz经常用的谐振频率。

若此时开关频率为2.1Mhz，带入RL=2Ohm，升沉频率=95kHz ，可得：

关于电感而言，3.3uH价钱相对低廉，则采取3.3uH电感。由于电容存在直流偏执电压下，电容降额的情况，凭证程序电容值采取1uF电容。若客户对EMI要求高，可稳健增大L值来裁汰Q值。在第二节单端LC滤波器S参数下频率反映计较中会考证3.3uH电感1uF电容温柔LC滤波器选型的3点珍惜事项。

若此时开关频率为480KHz，带入=2Ohm，升沉频率=40kHz 可得：

则不错采取10uH电感及2.2uF电容。

 关于TAS6584-Q1而言，PVDD不错达35V以上。责任电压越高，对EMI的推崇也越严苛。若客户在测试时关于EMI有要十分严格的要求，除了增大电感值裁汰ripple外，还不错在二阶LC滤波器后级再加二阶LC滤波，形成四阶滤波器，进一步压制在开关频率下的频率反映，如表1所示。若客户使用TAS6584-Q1的ClassH功能，且测试程序要求Pout=1W，PVDD电压度较低，则此时不错按照二阶滤波器进行策画。

表1 TAS6584 LC 滤波器建立

 

此外，TAS6584-Q1 GUI中含有 Gain Compensation Biquads 平衡器可对品性因数Q和增益Gain值进行调节。

2. 单端LC滤波器S参数下频率反映计较

图5. BD调制样式下单端LC滤波器等效S模子

推特 文爱

        本文在上一节形貌了LC滤波器的的数值计较关节。本节将通过S参数模子分析计较，开心色播考证2.1Mhz开关频率下3.3uH和1uF组合LC滤波器温柔以下3个要求，以诠释在其在温柔EMI前提下，对Audio performance莫得影响。

1）东说念主耳可听界限内20Hz-20KHz频响平坦

2）谐振点品性因数不宜过大，如巴特沃斯滤波器

3）对开关频率偏执各次谐波的压制达-40dB以上

 如图5所示以RL电压为指标进行传递函数列写：90后性交网

以TAS6424E-Q1为例，R=4ohm， L=3.3uH ， C=1uF带入H(S)化简为：

将带入可得：

在限制频率点，解得：

由可得：

在谐振频率点，解得：

由传递函数作念出2.1Mhz开关频率，L=3.3uH ， C=1uF的增益-频率反映弧线如图6所示。在图示弧线下，20KHz以内的频响保执平整，且在2.1MHz开关频率下的增益小于-40dB，温柔要求1)和3)的要求。

品性因数Q值的计较如下，带入RL=2ohm， L=3.3uH得品性因数，温柔要求2）的要求：

品性因数要是过大，在谐振频率点处增益过高容易引起过流。若高频能量过大，不错采取在喇叭两头添加RC snubber防止Q值。若客户对EMI要求高，可稳健增大L值来裁汰Q值。

图6. 3.3uH 1uF情况下LC增益-频率反映弧线

3. 电感选型珍惜事项

1）DC电流

图7. 3.3uH电感电流关连弧线                        

图8. 不同电感THD+N - 输出功率弧线图600KHz， 4Ohm

          图7为3.3uH电感电流的关连弧线，跟着直流电流的加多，电感值呈裁汰趋势。电感的线性度会径直影响THD+N的推崇。在负载电流最大时，保证电感在标称值的75%以上，精美套图电感的豪阔电流大于流经电感的最大电流。

         需要珍惜的是，流经电感的最大电流不等于喇叭所需的最大功率电流。流经电感的电流主要包含以下3部分：

a）流经喇叭的功率电流：

：喇叭所需的最大功率；R：喇叭电阻值

b）纹波电流：

供电电压； ：电感值； 

c）LC滤波器充电电流：该部分取决于PVDD电压及电压值，Tina仿真收尾如图9所示。

图9. LC充电Tina 仿真图

       此外，还有以下两种极度情况需要接头在内，在该类情况下，也要保证电感的豪阔电流大于以下情况的最大值。

d）无音频输入时的入手电流：

在D类功放无音频输入入手时，管子的duty cycle从0加多到。

其中，（BD调制），0.14（1SPW调制），0.14（Hybrid调制）。

e）音频播放时，眨眼间的高频突变信号注入产生的削波电流:

高频输入眨眼间飞腾使得削波发生，作陪PWM 的 duty cycle骤然飞腾，此时电流也会随之脸大，计较公式如下：

2）温升

  由于直流电阻DCR的存在，电感上会存在铜损。跟着负载电流的加多，电感温度会呈现飞腾趋势。另外，由于集肤效应导体里面电流散播不均匀，齐集在导线名义，进而形成导线的等效调换电阻随频率而晋升，调换损耗相通跟着电感电流而逐步增大。DCR越小越好，小于50m Ohm为佳。在最大负载电流畅过期，电感温升应在数据手册要求界限内，时时不逾越40℃。

图10. 电感温升和负载电流关连弧线

3）电感磁芯材料

         电感材料不错分为高导磁率，中导磁率和低导磁率的居品。金属合金属于低导磁率材料，铁氧体电感属于中高导磁率材料。如图11所示，在未达到豪阔电流前，金属合金类低导磁率材料的感值便跟着电流飞腾而下落，受温度影响较小。铁氧体类高导磁率材料在未达到豪阔前领有更结识的感值，但豪阔电流很低。此外，铁氧体受温度影响更大，豪阔电流值随温度的升高而裁汰。金属合金类磁芯类低导磁率材料磨蹭了电感芯内的磁场，引入的谐波更小，进而THD的推崇会更好，保举用在D类功放的LC滤波器中。

图11. 电感温升和负载电流关连弧线

        为了裁汰串扰，不错使用屏蔽磁芯类电感，该类屏蔽电感有更好的EMI推崇。另外皮布局时尽可能加多电感之间的距离，如两个过孔以上宽度， 或如图12所示，凭证电感厂商淡薄调节电感摆放场地。

图12. 电感场地调节表现图

4. 电容选型珍惜事项

1）电容耐压值及直流电压偏置

         负载两头的电压包含两部分，直流偏置电压和音频调换电压。直流偏置电压时时为PVDD电压的一半，调换电压随输入音频改变。由上可知，电容电压的计较公式为：

图13. 负载电压组成表现图

         客户可凭证以上公式计较值遴选合适电容耐压值，时时为1.5倍及以上。另外，由于直流偏置电压存在，电容的内容容值会跟着电压的加多而裁汰。如图14所示，有用电容值下落会导致LC限制频率变化，进而有可能导致EMI测试失败。在DC直流偏置下，客户需保证电容值的变化在合理界限内。

图14. 限制频率随电容变化关连图

图15.陶瓷电容容值变化百分比同直流偏置电压关连弧线

2）温升

         电容损耗同电感雷同主要源流主要为3部分，一部分为等效串联电阻损耗，调换电流在每个开关周期流经相应频率下的等效串联电阻形成一定损耗。ESR越小损耗越低。此外，PVDD的两头的旁路电容的ESR越小，PSRR推崇越好。

另一部分为清楚电流损耗，该部分取决于电容绝缘材料电阻，不作念接头。

         终末一部分为电介质损耗，由于电容两头施加了调换电压，电容电场发生周期性变化，电介质中的带电质点要沿交变电场的场地作来回的有限位移并再行陈设。这时质点需要克服极化分子间的内摩擦力而形成能量损耗。

图16. 功率角电感电阻关连表现图

          在计较出电容损耗值后，可凭证数据手册中的热扫数计较表面温增值。电容所达的最大温度需要小于数据手册要求。

3）电容类型

         金属薄膜电容相较于陶瓷电容具备以下优良性能：蒙胧性，绝缘电阻好，频率反映宽且介电损耗很小，电容值电压降额小。但由于结构原因电压更变速度过高时，金属薄膜容易被破裂。在选型时需要计较最大的电压的飞腾时分，并保证该值在数据手册要求界限内。

若需要赢得最好的音频性能，淡薄使用金属化薄膜电容器而不是陶瓷电容器。金属薄膜电容器价钱更高，客户可凭证需要自行采取电容类型。就电容封装而言，0402或0603的电阻均可温柔要求。

         综上，本文主要针对D类功放LC滤波器电感电容值进行推导计较，并对电感及电容选型的珍惜事项进行先容和分析。德州仪器TAS6424E-Q1及TAS6584-Q1均可通过以上公式进行分析计较。 TAS6424E-Q1芯片集成了AC、DC故障会诊90后性交网，可结束负载短路到电源、负载短路到地、负载开路、负载短路等故障会诊，并结束高精度的负载阻抗和相位测量。TAS6584-Q1芯片除以上功能外，还具备及时故障会诊，对系统的安全可靠性作念出更好的评估教练，并结束单路150W以上输出。