基于便攜式設備可降低電磁干擾(EMl)新技術的應用

圖5 利用D類放大器延長電池使用壽命示意圖

該解決方案應用范圍為：音頻基座、迷你揚聲器與輕便型收錄機。其特性為：8Ω揚聲器提供的88%的 D類放大效率；集成DC音量控制范田為-38dB至20dB，而步長為2dB;低噪聲，電源紋波抑制比(PSRR)為70dB;TPA2008D2型為 24引腳HTSSOP封裝。擴譜調(diào)制的應用是降低EMI有效技術

有必要先介紹何謂擴譜調(diào)制技術。通過展寬信號頻譜來減少EMI的需求，根據(jù)這個基本概念加以拓展的主要優(yōu)化技術被稱為優(yōu)化擴譜調(diào)制或稱頻譜擴散(OSD)。它極大地減少了EMI，而沒有受頻譜展寬時鐘(SSC)抖動問題的困擾。

應該說，免濾波器工作方式的一個缺點就是可能通過揚聲器電纜輻射EMI。由于D類放大器的輸出波形為高頻方波，并具有陡峭的過渡邊沿，因此輸出頻譜會在開關頻率及開關頻率倍頻處包含大量頻譜能量。在緊靠器件的位置沒有安裝外部輸出濾波器的話，這些高頻能量就會通過揚聲器電纜輻射出去。免濾波器D類放大器采用“擴譜調(diào)制“方案，可幫助緩解可能的EMI問題。

擴展頻譜模式下，采樣時鐘頻率在規(guī)定的范圍內(nèi)逐周期變化，使輸出頻譜的分布比較平坦，從而改善了經(jīng)過喇叭或音頻線纜的EMI輻射，見圖6所示。采樣頻率的變化不會破壞音頻信號的恢復，也不會降低整體效率。

圖6 擴展頻譜模式下改善了經(jīng)過喇叭或音頻線纜的EMI輻射

一些D類放大器也可允許接受外部的系統(tǒng)頻率同步，來降低或避開敏感的頻帶。另外，現(xiàn)代D類放大器具有主動幅射限制電路(AEL)，AEL電路會在輸出瞬變時主動控制輸出FET的柵極，避免傳統(tǒng)D類放大器中因感性負載的續(xù)流所引起的高頻幅射，進而降低EMI。

例如 MAX9705、MX9773兩款現(xiàn)代D類放大器除了具有普通的固定頻率模式(FFM)、擴展頻譜模式(SSM)、外部同步模式及SSM+AEL模式，用戶可利用其SYNC引腳設定取樣頻率?，F(xiàn)代D類放大器，加上仿真程序的計算，可計算出各個模式下的EMI特性.擴展頻譜模式+主動幅射限制模式下，提供最佳的EMI抑制。通過抖動或隨機化D類放大器的開關頻率實現(xiàn)擴譜調(diào)制。實際開關頻率相對于標稱開關頻率的變化范圍可達到土10%。盡管開關波形的各個周期會隨機變化，但占空比不受影響，因此輸出波形可以保留音頻信息。圖7顯示以MAX9700為例的擴譜調(diào)制的效果，是在OUT+或OUT-與地之間寬帶(為10KHz)的輸出頻譜測量效果，即擴譜調(diào)制將MAX9700的頻譜能量分布在更寬的頻帶內(nèi)。

圖7 以MAX9700為例的擴譜調(diào)制的效果，擴譜調(diào)制將MAX9700的頻譜能量分布在更寬的頻帶內(nèi)

擴譜調(diào)制有效展寬了輸出信號的頻譜能量，而不是使頻譜能量集中在開關頻率及其各次諧波上。換句話說，輸出頻譜的總能量沒有變，只是重新分布在更寬的頻帶內(nèi)。這樣就降低了輸出端的高頻能量峰，因而將揚聲器電纜輻射EMI的機會降至最少。雖然一些頻譜噪聲可能由擴譜調(diào)制引入音頻帶寬內(nèi)，這些噪聲可以被反饋環(huán)路的噪聲整形功能抑制掉。

很多現(xiàn)代免濾波器D類放大器還允許開關頻率同步至一個外部時鐘信號。因此用戶可以將放大器開關頻率設置到相對不敏感的頻率范圍內(nèi)。

盡管擴譜調(diào)制極大地改善了免濾波器D類放大器的EMI性能，為了滿足FCC或CE輻射標準，實際上還是需要對揚聲器電纜長度加以限制。如果設備因揚聲器電纜過長而沒能通過輻射測試，則需要一個外部輸出濾波器來衰減輸出波形的高頻分量。對于許多具有適度揚聲器電纜長度的應用來說，在輸出端安裝磁珠/濾波電容即可滿足要求，見圖8(a)所示。

圖8(a) 輸出端安裝磁珠/濾波電容示意圖