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隨著汽車音頻系統越來越復雜，客戶需要更加豐富的聲音，音頻組件必須能夠處理更多信道和更高功率。在音頻放大應用中，模擬AB類放大是針對應用的常用技術，AB類放大器也一直廣泛應用于音頻行業。相比而言，D類放大技術采用了脈寬調制(PWM)技術，可以將功率效率從AB類放大器的50%提高到90%以上。這樣就可以減少發熱，在更小的空間內支持更多聲道和更高功率，所以業界慢慢開始向D類放大技術過渡。 但是由于汽車環境要求苛刻，對安全、診斷、工作溫度范圍和高可靠性等都有很多限制，Class D技術的應用自然也有很多技術障礙，例如電磁干擾(EMI)和電源噪聲等。飛思卡爾半 導體公司的Symphony Class D放大器提供了一種高保真系統解決方案，采用創新的數字反饋技術，大大提高了Class D放大器的音頻性能。 Symphony D類解決方案 Class D數字放大器解決方案包括Symphony FSA95601數字放大控制器芯片和MC33851輸出功率級芯片。數字放大器控制器FSA95601是高性能6聲道D類數字放大控制器，可以處理6個聲道的脈沖碼調變(PCM)數字音效輸入，并產 生相應的PWM輸出，以便驅動外部的功率后級。輸出功率級MC33851具有雙聲道集成H橋式功率級和先進的診斷及保護功能，適用于每個聲道需要50～100W(橋接)功率的應用。Symphony解決方案同時也可以接受來自DSP直接輸入的數字信號，這樣便不需要為每個聲道準備數字/模擬轉換器。如此一來，由于中間少了不必要的轉換層級，音質自然可以得到顯著的改善，成本也可隨著零部件數目的減少而下降。 圖1 數字放大器控制器和輸出功率級 如圖1所示，FSA95601控制器對多聲道脈沖編碼調制(PCM)輸入進行異步采樣率轉換和上采樣，然后通過先進的信號處理技術(包括自然取樣和噪聲整型)將它們轉換成高頻率PWM信號。PWM信號然后與反饋調節相結合，糾正功率級或電源噪聲的非理想狀態引起的錯誤。然后，經過校正的PWM信號通過嵌入式H型橋轉換，由MC33851功率級放大到電源電壓水平。最終經過放大的方波通過LC濾波器產生正弦音頻信號，最后連接到揚聲器。FSA95601具有高性能數字信號反饋技術，可糾正功率級非理想狀態并抑制電源噪聲，同時保持出色的音頻性能。FSA95601有6個聲道，每個聲道都能驅動外部半橋或H型橋功率級；失真度低，在20Hz～20kHz頻率范圍內，采用1kHz、-3dB FS(12W)輸入、14.4V電源、4Ω負載情況下，THD<0.01%；動態噪聲范圍>100dB；芯片異步采樣率轉換器(ASRC)支持32～192kHz的PCM輸入；具有I2C或SPI從模式控制端口，提供4個I2C地址；串行音頻接口(SAI)支持I2S、TDM和其他常見音頻格式，支持192kHz的輸入。 FSA95601用于需要更高功率的離散功率級設計，可支持直接連接到H型橋式功率級拓撲，通過調節死時間來確保功率晶體管之間不會出現傳導重疊。反饋回路延遲補償可以根據功率級布板和器件延遲來設置。 MC33851雙通道H橋接功率后級非常適用于汽車音像系統和惡劣環境，使用14.4V汽車電池直接供電，以2Ω的負載提供額定輸出功率，工作電源電壓高達24V；2個50W的功率H型橋，輸出可以橋接到100W；短路保護輸出、低電壓、過電壓和過熱關閉；較低的信道導通電阻；先進的開啟/關閉音響按鍵及雜音抑制電路；8個I2C地址。 Symphony D類的解決方案 使用D類放大器，就必須解決電磁干擾(EMI)和電源噪聲問題。制造商必須使EMI輻射達到規定指標，并確保輻射不會干擾AM/FM信號接收。另外，在汽車中，通常由于環境條件限制(如引擎噪聲)或選擇了低成本電源組件，電源條件一般不太理想。 解決電磁干擾 Symphony D類數字放大器采用實時數字反饋技術來實現電源噪聲抑制。D類放大器使用快速開關裝置來提高功率效率，這使得進行低EMI系統設計變得越來越富挑戰性，因為低EMI可能會干擾AM/FM收音機等設備。Symphony D類放大器采用多種方法，以克服與開關放大器技術相關的潛在EMI問題。H橋功率級設備采用可編程轉換速率控制，其中輸出開關速度可由用戶進行調節。如果與FSA95601一起使用，MC33851 H橋功率級轉換速率控制電路將降低EMI，而不會影響音頻質量。內置在Symphony D類控制器中的其他EMI降低功能包括6個PWM信道的可編程開關定相，多個控制器可對它們的定相進行同步，以降低帶有6個聲道的系統中的EMI。軟件控制了主PWM的頻率，從而克服了那些能在載波抑制模式下運行的AM波段干擾，其中脈沖重復頻率及其奇次諧波在整個負載(揚聲器)中也用差分處理的方法消除了。這樣，設計人員可以充分利用D類放大器在功率效率方面的大幅改進，及其節省成本的優勢，同時實現良好的音頻質量。 |
