在不影響音頻性能的情況下改善 D 類 EMI 以降低 BOM 成本
設(shè)計(jì)人員經(jīng)常選擇 D 類音頻放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)各種中等功率應(yīng)用中的揚(yáng)聲器，例如電視、藍(lán)牙® 揚(yáng)聲器和筆記本電腦。畢竟，與傳統(tǒng)的 AB 類相比，D 類具有較低的散熱量和相對(duì)較高的效率（以延長(zhǎng)電池壽命）。如果緊湊的電路板空間很重要，D 類也是有益的。
與 D 類相關(guān)的最大挑戰(zhàn)是電磁干擾 (EMI)。外部電感電容濾波傳統(tǒng)上用于緩解 EMI，但它增加了終端設(shè)備的成本、面積和復(fù)雜性。
TI 已開發(fā)出多個(gè)閉環(huán)放大器，包括TPA3110（2010 年發(fā)布），通過(guò)使用先進(jìn)的閉環(huán)功率級(jí)顯著改善了 EMI。TI 還剛剛發(fā)布了TPA3140 D 類音頻功率放大器，其中包括多項(xiàng)創(chuàng)新，即使對(duì)于長(zhǎng)達(dá) 1m 的揚(yáng)聲器電纜，也有助于提供真正的無(wú)電感器性能。這種無(wú)電感器件已經(jīng)在液晶電視中投入生產(chǎn)，長(zhǎng)揚(yáng)聲器電纜使?jié)M足 EMI 要求成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
TPA3140D2是一款高效的d類音頻功率放大器，適用于以高達(dá)10W，6Ω或8Ω（每通道）的橋接式立體聲揚(yáng)聲器。
具有擴(kuò)頻控制以及1SPW調(diào)制方案的高級(jí)EMI抑制技術(shù)在滿足EMC要求的同時(shí)支持在輸出中使用價(jià)格低廉的鐵氧體磁珠濾波器，從而降低系統(tǒng)本.TPA3140D2不僅針對(duì)短路和過(guò)載提供全面的保護(hù)，而且SpeakerGuard?揚(yáng)聲器保護(hù)電路還包括一個(gè)可調(diào)節(jié)自動(dòng)增益限制（AGL），一個(gè)可調(diào)節(jié)功率限制器和一個(gè)直流檢測(cè)電路，用于保護(hù)連接的揚(yáng)聲器.AGL可在不發(fā)生信號(hào)削波的情況下調(diào)節(jié)最大輸出電壓，從而增強(qiáng)了揚(yáng)聲器保護(hù)效果，提升了音頻質(zhì)量。直流檢測(cè)及引腳至引腳，引腳接地和引腳至電源短路保護(hù)電路可以防止揚(yáng)聲器在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生輸出直流和引腳短路。同時(shí)充分保護(hù)輸出，防止GND，PVCC，輸出至輸出短路。短路保護(hù)和熱護(hù)具有自動(dòng)恢復(fù)功能。
TPA3140D2可驅(qū)動(dòng)阻抗低至4Ω的立體聲揚(yáng)聲器.TPA3140D2的效率在負(fù)載為8Ω時(shí)高達(dá)90％，無(wú)需外部散熱器，而且TPA3140D2可在雙層印刷電路板（PCB）上實(shí)現(xiàn)全功率輸出。
邊緣速率控制
用于減少 EMI 輻射的一種方法是降低放大器輸出轉(zhuǎn)換的壓擺率。由于TPA3140使用專有的高性能反饋拓?fù)?，壓擺率的降低不會(huì)降低總諧波失真 (THD) 或音頻質(zhì)量。圖 1 中的快速傅里葉變換 (FFT) 圖像顯示高頻內(nèi)容減少，邊緣較慢。
圖 1：沒(méi)有邊緣速率（紅色）和邊緣速率（黃色）的 EMI 圖
擴(kuò)頻時(shí)鐘
雖然邊沿速率控制是在高于 30MHz 的頻率范圍內(nèi)衰減 EMI 的有效手段，但它不能解決 D 類放大器開關(guān)輸出的基本載波頻率及其相關(guān)諧波，這些諧波落在 30MHz 以下的范圍內(nèi).
TPA3140包含一種專有算法，可向放大器的時(shí)鐘電路添加少量頻率調(diào)制。該算法不會(huì)影響放大后的音頻質(zhì)量，但會(huì)顯著降低開關(guān)頻率的峰值能量。
EMI 結(jié)果
圖 2 顯示了揚(yáng)聲器電纜長(zhǎng)度接近 1m 的電視的 EMI 測(cè)試結(jié)果。紅線是準(zhǔn)峰值極限，綠線是平均極限。
圖 2：EMI 圖：藍(lán)色為準(zhǔn)峰值，綠色為平均曲線
音頻性能：
· <0.05% THD+N 在 1 W/4 Ω/1 kHz
· <65μV A-wgt 輸出噪聲
總之，TPA3140 D 類音頻功率放大器顯著改善了 EMI，允許無(wú)電感器運(yùn)行，從而在不影響音頻質(zhì)量的情況下大幅節(jié)省 BOM 成本。
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