D類(lèi)音頻功率放大器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

　　從上式可看于D類(lèi)功放的輸出損耗是根據(jù)器件的參數(shù)來(lái)定的,即基于Qg(柵極電荷)、Rds(on)(靜態(tài)漏源通態(tài)電阻)、Coss(MOSFET的輸出電容)和tf(MOSFET下降時(shí)間)，所以減少D類(lèi)功放損耗應(yīng)有效選擇器件，圖4是D類(lèi)功放的功率損耗和K的函數(shù)關(guān)系。

　　6、 半橋和全橋結(jié)構(gòu)拓?fù)涞膶?duì)比

　　和普通的AB類(lèi)功放相似，D類(lèi)功放可以歸類(lèi)成兩種拓?fù)洌謩e是半橋和全橋結(jié)構(gòu)。每種拓?fù)涠几饔欣?。?jiǎn)而言之，半橋簡(jiǎn)單，而全橋在音頻性能上更好一些，全橋拓?fù)湫枰獌蓚€(gè)半橋功放，這樣就需要更多的元器件。盡管如此，橋拓?fù)涞墓逃胁罘州敵鼋Y(jié)構(gòu)可以消除諧波失真和直流偏置，就像在AB功放中一樣。一個(gè)全橋拓?fù)湓试S用更好的PWM調(diào)制方案，比如量化幾乎沒(méi)有錯(cuò)誤的三水平PWM方案。

　　在半橋拓?fù)渲?，電源面臨從功放返回來(lái)的能量而導(dǎo)致嚴(yán)重的母線電壓波動(dòng)，特別是當(dāng)功放輸出低頻信號(hào)到負(fù)載時(shí)。能量回流到電源是D類(lèi)功放的一個(gè)基本特性。在全橋中的一個(gè)臂傾向于消耗另一個(gè)臂的能量。所以就沒(méi)有可以回流的能量。

　　7、 不完美失真和噪音產(chǎn)生

　　一個(gè)理想的D類(lèi)功放沒(méi)有失真，在可聽(tīng)波段沒(méi)有噪音且效率足100%。然而，實(shí)際的D類(lèi)功放并不完美并且會(huì)有失真和噪音。其不完美是由于D類(lèi)功放產(chǎn)生的失真開(kāi)關(guān)波形造成的。原因是：

　　*從調(diào)制器到開(kāi)關(guān)級(jí)由于分辨率限制和時(shí)間抖動(dòng)而導(dǎo)致的PWM信號(hào)中的非線性。

　　*加在柵極驅(qū)動(dòng)上的時(shí)間誤差，如死區(qū)時(shí)間，開(kāi)通關(guān)斷時(shí)間，上升下降時(shí)間。

　　*開(kāi)關(guān)器件上的不必要特征，比如限定電阻，限定開(kāi)關(guān)速度或體二極管特征。

　　*雜散參數(shù)導(dǎo)致過(guò)度邊緣的震蕩。

　　*由于限定的輸出電阻和通過(guò)直流母線的能量的反作用而引起得電源電壓波動(dòng)

　　*輸出LPF中的非線性。

　　一般來(lái)講，在柵極信號(hào)中的開(kāi)關(guān)時(shí)間誤差是導(dǎo)致非線性的主要原因。特別是死區(qū)時(shí)間嚴(yán)重影響了D類(lèi)功放的線性。幾十納秒少量的死區(qū)時(shí)間很容易就產(chǎn)生1%以上的THD(總諧波失真),見(jiàn)圖5(c)所示。

　　8、 死區(qū)時(shí)間(見(jiàn)圖5(a)所示是如何影響非線性的)

　　其圖5(a)(b)(c)為死區(qū)時(shí)間(或稱(chēng)延時(shí)時(shí)間)對(duì)失真的影響示意圖。D類(lèi)輸出級(jí)中的工作模式可以根據(jù)輸出波形如何跟隨輸入時(shí)間可歸類(lèi)成三個(gè)不同的區(qū)域。在這三個(gè)不同的工作區(qū)，輸出波形跟隨高低端輸入信號(hào)的不同邊緣而變化的。