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滤波拓扑概况 用于 D 类功率放大器的滤波器拓扑共有三种：(1) FB-C，铁氧体磁珠和电容 (2) LC，电感和电容；以及(3) “无滤波器”。某个特 定设计应该选择哪种滤波技术，取决于应用的扬声器电缆长度和 PCB 布局。下面是这三种滤波器拓扑的优缺点： FB-C 滤波 如果扬声器电缆长度适中，FB-C 滤波足以满足 EMI 限制。与 LC 滤波相比，FB-C 滤波方案更为精简，成本效益更高。但是，由于 只能在频率大于 10MHz 的情况下生效，FB-C 滤波的应用范围受到很大的限制。而且，在频率低于 10MHz 的情况下，如果扬声器 电缆走线不合理，也会导致传导辐射超标。 LC 滤波 相比之下，LC 滤波可以在频率大约为 30kHz 的情况下即开始起到抑制作用。当某设计中所用的电缆线较长，而 PCB 布局又不是很 好时，LC 滤波无疑是一个“保险的”选择。但是，LC 滤波需要昂贵而庞大的外部元件，这显然不适合便携式设备。而且，当频率大于 30MHz，主电感会自谐振，还会需要额外的元件来抑制电磁干扰。 “无滤波器”滤波 “无滤波器”放大器拓扑是最具成本效益的方案，因为它省去了额外的滤波元件。采用较短的双绞线扬声器电缆时，D 类放大器完全可 以满足电磁兼容性标准。但是，和 FB-C 滤波一样，如果扬声器电缆走线不合理，可能出现传导辐射超标。还需注意，Maxim 的 D 类放大器也可以实现“无滤波”工作，只要在放大器的开关频率下扬声器是感性负载。在输出电压进行转换时，转换频率下的大电感值 可使过载电流保持相对恒定。 D 类提高音频放大器的效率 德州仪器公司 Mike Score 引言 尽管 D 类放大器推出已经有一段时间了，但许多人仍不理解 D 类放大器工作的基本原 理，也不明白其为什么会提供更高效率。本文将解释脉宽调制 (PWM) 信号是如何创建 的，以及说明您听到的是音频频率而非PWM 波形的开关频率。本文将详细说明输出 PWM 波形为什么比输出线性波形效率高很多，还将说明为什么某些 D 类放大器要求 LC 过滤 器，而某些则不需要。 D 类输出信号 (PWM) 如何包含音频信号？ TPA3001D1 结构图（见图 1）有助于解释 PWM 信号是如何形成的。首先，模拟输入 D 类采用前置放大器获得输入音频信号，并确保差动信号。随后，积分器级 (integrator st age) 可低通过滤音频信号以实现抗失真与稳定性。音频信号而后与三角波相比较，以创 建脉宽调制 (PWM)信号。门驱动电路系统采用 PWM 驱动输出 FET，其将在输出端创 建高电流 PWM 信号。 图 1：TPA3001D1 结构图 图2 显示了典型的PWM 信号是如何从图 1 中的比较器功能块形成的。可将音频输入与250- kHz 的三角波相比较。当音频输入电压大于250-kHz 三角波电压时，非反相比较器输出 状态为高，而当 250-kHz 三角波大于音频信号时，非反相比较器输出状态为低。非反相 比较器输出为高时，反相比较器输出为低；而当非反相比较器输出为低时，反相比较器 输出为高。平均 PWM 非反相输出电压 VOUT+(avg) 为忙闲度乘以电源电压，此外 D 表 示忙闲度，或开启时间 t(on) 除以总周期 T 。 VOUT+(avg) = D * Vcc (1) D = t(on) / T (2) 反相输出的忙闲度 VOUT- 与 VOUT+为 1。如输入只有一半，则VOUT- 与 VOUT+1 的 忙闲度为 0.5 。 VOUT-(avg) = (1-D) * Vcc (3) 图2 ：比较器的输入与典型 D 类放大器的 PWM 输出 TPA3001D1 与 TPA3002D2 均采用 TPA2005D1 中无过滤器的调制方案。利用这种调制 方案，正输出 VOUT+ 与典型 D 类 PWM 相同，但负输出 VOUT- 并不完全与 VOUT+ 相反。在这种情况下，就有两个比较器，并且正积分器输出与三角波相比较可创建 VO UT+ 的 PWM ，而积分器的负输出则与三角波相比较则可创建VOUT- 的 PWM 。图3 显示了用于无过滤器调制方案的比较器输入与 PWM 输出，这里我