1.前言
由電池供電音頻系統(tǒng)的設計人員希望實現兩個目標：延長播放時間和降低成本。雖然較舊的傳統(tǒng) D 類放大器是可靠的，但它們在便攜式系統(tǒng)中消耗過多功率，使得這些目標難以實現。
數字輸入 D 類放大器已用于電視音頻近十年。為電視設計的放大器的問題在于它們不是為了節(jié)省功率而設計的。這些放大器設計為在最大輸出（通常為 24V 左右）時的效率為 85%。大多數便攜式系統(tǒng)和智能揚聲器在該電壓的一半下運行，運行效率降低到 60% 左右。這意味著從電池發(fā)送到放大器的電壓中有 40% 對聲音輸出沒有貢獻。這意味著放大器會浪費 20% 到 40% 的電池電量作為熱量。
對于在線電源運行的智能揚聲器，低效的放大器會導致放大器周圍的內部溫度顯著升高，即使在空閑時也是如此。接觸外殼時感覺過熱的過熱也會對其他組件的壽命產生不利影響，導致系統(tǒng)過早出現故障和產品退貨。所有這些都會導致制造商失去信任。
將存儲在電池中的化學能高效轉換為揚聲器輸出的聲能的核心挑戰(zhàn)在于管理輸出信號的電壓需求。解決這個問題將延長電池壽命。許多電池供電的音頻系統(tǒng)設計人員正在尋找多種經濟實惠的方法來更好地管理放大器的能源需求。TI 明白一種方法無法處理所有電池供電的系統(tǒng)，因此 TI 的新型音頻放大器以三種不同的方式降低了功耗。
2.具有內部H類升壓控制
1S 電池的 10W 電池供電系統(tǒng)的最佳選擇是具有由算法控制的內置超前 H 類升壓的放大器。放大器直接連接到電池，算法解釋輸出信號并控制升壓以僅提供所需的電壓。前瞻過程通過持續(xù)分析音頻信號并管理升壓輸出，同時將功耗保持在一個小范圍內，從而將功耗與音頻輸出相匹配。這種包絡跟蹤方法可將音頻功耗降低多達 40%。我們可以將其視為增強的巡航控制。
如圖 1 所示，在 TI 進行的測試表明，這種方法可以將電池壽命延長 40%。
圖1 ：H類升壓的電池壽命比較
3.Y -bridge 多電平電壓輸入
Y-bridge 輸入適用于空閑時間較長的設備，如智能音箱。此類設備在一天中的大部分時間都處于空閑狀態(tài)，但放大器在此期間會消耗功率。Y 橋多電平輸入在空閑時從 3V 軌消耗功率，并根據需要動態(tài)切換到高壓軌。圖 2 顯示了在低電壓下工作時的效率增益。連接簡單，放大器動態(tài)切換，無需軟件或外部控制。
· Y 橋是一種創(chuàng)新技術，允許放大器同時連接到高低壓輸入。例如，我們可以將放大器連接到 3.3V 調節(jié)軌和 15V 調節(jié)軌。放大器根據提供所需輸出電平所需的功率在高電壓軌和低電壓軌之間動態(tài)轉換。假設系統(tǒng)中的其他一切都相同，Y 橋提供運行期間所需的所有功率，同時將空閑功耗降低 80% 以上。
圖2 ：在低功率水平和待機模式下提高效率
· Hybrid-Pro外部H類升壓控制大型藍牙的揚聲器或智能揚聲器，在需要更高輸出時，系統(tǒng)通過 Hybrid-Pro 外部 H 類控制算法 TI 持續(xù)分析音頻信號，外部 DC 通過向 / DC 轉換器提供反饋，放大器的電壓可以根據需要增加。當以低音量播放或需要低輸出時，這會降低電壓。圖 3 顯示了這個動態(tài)過程的波形。它顯示了隨著音頻信號波動的電壓變化。與標準功放相比，Hybrid-Pro 模式可將電池壽命延長 20% 以上。
圖3 ：Hybrid-Pro外部H類升壓控制
電池供電系統(tǒng)和智能揚聲器都有自己的功率要求，但兩者都需要傳統(tǒng) D 類放大器無法實現的高效率。TI 的數字輸入放大器產品組合可幫助我們延長播放時間并控制成本，同時保持高品質聲音。
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