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工程師參考手冊(二):D類功放設計須知

作者: 時間:2013-09-11 來源:網絡 收藏
normal; orphans: 2; widows: 2; webkit-text-size-adjust: auto; webkit-text-stroke-width: 0px">  當D類放大器在較高的環(huán)境溫度下工作時,增加外部散熱片可以改善PCB的熱性能。該散熱片的熱阻必須盡可能小,以使散熱性能最佳。采用底部的裸露焊盤后,PCB底部往往是熱阻最低的散熱通道。IC的頂部并不是器件的主要散熱通道,因此在此安裝散熱片不劃算。圖4給出了一個PCB表貼散熱片(218系列,由Wakefield Engineering提供)。該散熱片焊接在PCB上,是兼顧尺寸、成本、裝配方便性和散熱性能的理想選擇。

  工程師參考手冊(二):D類功放設計須知

  圖4. 當D類放大器工作在較高環(huán)境溫度下,可能需要如圖示的SMT散熱片(圖片來自Wakefield Engineering)。

  熱計算

  D類放大器的管芯溫度可以通過一些基本計算進行估計。本例中根據下列條件計算其溫度:

  TAM = +40°C

  POUT = 16W

  效率(η) = 87%

  ΘJA = 21°C/W

  首先,計算D類放大器的功耗:

  公式1

  然后,通過功耗計算管芯溫度TC,公式如下:

  公式2

  根據這些數據,可以推斷出該器件工作時具有較為理想的性能。因為系統(tǒng)很少能正好工作在+25°C的理想環(huán)境溫度下,因此應該根據系統(tǒng)的實際使用環(huán)境溫度進行合理的估算。

  負載阻抗

  D類放大器MOSFET輸出級的導通電阻會影響它的效率和峰值電流能力。降低負載的峰值電流可減少MOSFET的I2R損耗,進而提高效率。要降低峰值電流,應在保證輸出功率,以及D類放大器的電壓擺幅以及電源電壓的限制的條件下,選擇最大阻抗的揚聲器,如圖5所示。本例中,假設D類放大器的輸出電流為2A,電源電壓范圍為5V至24V。電源電壓大于等于8V時,4Ω的負載電流將達到2A,相應的最大連續(xù)輸出功率為8W。如果8W的輸出功率能滿足要求,則可以考慮使用一個12Ω揚聲器和15V供電電壓,此時的峰值電流限制在1.25A,對應的最大連續(xù)輸出功率為9.4W。此外,12Ω負載的工作效率要比4Ω負載的高出10%到15%,降低了功耗。實際效率的提高根據不同D類放大器而異。雖然大多數揚聲器的阻抗都采用4Ω或8Ω,但也可采用其他阻抗的揚聲器實現更高效的散熱。

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  圖5. 選擇最佳的阻抗和電源電壓使輸出功率最大。

  另外還需要注意音頻帶寬內負載阻抗的變化。揚聲器是一個復雜的機電系統(tǒng),具有多種諧振元件。換言之,8Ω的揚聲器只在很窄的



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