D類音頻功率放大器的熱耗散分析

然而，D類放大器在輸出功率為最大值時有最大的功耗。播放音樂時，放大器達(dá)到輸出功率峰值的時間很短，因而降低了RMS輸出功率。這一特征使其可以使用一個比線性放大器小得多的散熱片，因而成為用于汽車OEMs的極大優(yōu)勢。主單位可以在不需要昂貴的外部放大器的情況下提供額外的輸出通道。另外，有相當(dāng)高的音質(zhì)，封裝和熱發(fā)生器的成本降至最低，并且在電源上有所節(jié)省。

D類放大器的散熱片可以根據(jù)輸出功率的半峰值安全地設(shè)計(jì)尺寸。但是，設(shè)計(jì)師們?nèi)员仨毚_定準(zhǔn)確的散熱片的尺寸，成本和應(yīng)用。放大器的PCB設(shè)計(jì)也可以用于減小散熱量。采用大規(guī)模集成電路的銅墊以及連接IC的所有最寬的PC走線可以最大限度的降低功耗。

D類輸出晶體管在一個從全“開”到全“關(guān)”的開關(guān)模式下運(yùn)行，在線性區(qū)域花費(fèi)很少的時間，所以用于熱損耗的功率非常少。如果晶體管的電阻很低，通過它們的壓降小，會更進(jìn)一步地降低功耗。

有兩個晶體管“開”的典型的D類放大器的直流等效電路只是一連串的串聯(lián)電阻：RON，每個晶體管的輸出傳導(dǎo)損耗；RP，金屬互連線，引線結(jié)構(gòu)和PC板走線的附加電阻；PL，負(fù)載電阻(圖1)。另一個產(chǎn)生功耗的是輸出電阻中的開關(guān)延遲(圖2)。整個系統(tǒng)的效率使可以估算如下：

例如，假設(shè)驅(qū)動4Ω低音擴(kuò)音器的一雙通道D類放大器在60℃的環(huán)境中運(yùn)行，效率為全功率的90%，不需要14V的直流電源，有一個5°/W的IC結(jié)點(diǎn)電阻(ΘJA)。對于一個正弦信號，輸出的峰值電流的極限為：