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高效D类音频功率放大器在汽车上的应用
来源:本站整理  作者:佚名  2015-12-30 08:49:54


    2  D类功放的使用利弊
    2.1效率
    图4是由芯片厂家提供的2个功率接近的2个产品的效率曲线对比,可以看出D类功放有明显的效率优势。

    2.2音质
    这是功放最重要的性能。传统认为D类功放的音质并不太好,随着器件和技术的不断进步,现在其主要的性能指标与传统的AB类不相上下,完全可以满足一般汽车上的需求,后续的实际应用测试数据可以说明这点。

    2.3电磁兼容性
    由于功率管工作在较高频率的开关状态下,D类功放的电磁兼容性(EMC)问题确实要比AB类差,所以在设计上需要有更多的考虑,同时需要额外的器件进行控制,以及屏蔽措施,导致设计变得复杂和困难。这可能也是限制D类功放应用的主要问题之一。

   2.4成本
    由于AB类功放已经发展得很成熟,产品众多并充分竞争,目前的成本相比D类有明显优势。D类功放还需要额外的滤波电感和EMC的防护器件等,导致成本较高。但D类功放应用也能降低某些环节的成本,如散热片,D类功放可以使用尺寸更小的散热片。

    3 实际应用对比
    笔者工作中对AB类的功放和D类的功放都进行过产品开发,并都成功应用于量产车型,在此介绍相关的实际应用情况。

    3.1能耗与成本的平衡
    前文已经介绍到使用D类功放带来的最大好处就是能耗的降低。以下是笔者公司2个产品的对比实测数据(相同工况,相同的负载情况下测得),见表1。

    从表1数据可以看出,D类功放带来能耗降低是非常显著的。常规能源车上,电能的来源都是依靠燃油换来的,是一种相对成本高且不环保的电能,相对使用市电的产品来说,节能的经济价值更大和环境价值更大。
    如果驾驶者在车上平均使用每路输出功率为2W的功率听广播或音乐,车上有4路输出,输出功率为2 Wx4=8 W。  AB功放效率15%,耗电8 W/15%=53w; D类功放效率70%,耗电8 W/70%=11.42 W,每天使用3h,共节约(53-11.42) Wx3 600x3=451440 J。
    以内燃机的燃油效率约30%,汽油燃烧值44 000kJ/kg来计算,44 000KJ/451.44 kJ=97.41天,也就是98天可以节省1 kg汽油。
    如使用D类功放成本比AB类约高出35元,按当前的燃油价格,约使用1年可以收回成本。从计算可知,使用D类功放可以取得总的成本优势,同时可以降低对环境的危害。

    3.2 轻量化
    传统的AB类由于效率低,大量浪费的电能都要转变为热量,导致需要较大体积的散射片,以保证功放不至于发生过热损坏;而高效率D类功放的散热片质量大大小于前者。表2是一组铝压铸散热器实测的对比数据。散热器的减轻会降低成本,并达到车辆减重的目的。

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