新型绿色能效D类音频放大器设计应用

　　TFA9810T输出端低通滤波器采用二阶巴特沃思滤波器方式，实际的巴特沃思二阶滤波器由图9中RCA类电子元器件CA135／RA145／CA136／LA5／CA137／CA138／RA148／CA159／CA140／CA141／RA152／LA6／CA142／CA144等构成，对PWM方波中15 Hz～20 kHz音频成分表现为直通效应，对超过音频范围的20 kHz以上高频成分呈现-12 dB／倍频程滚降率。

　　简化模型中，由Lse和Cse,R，C1构成基本巴特沃思滤波器，R和C1又构成有Zobel network的消峰电路，用于去除高频时尖峰脉冲干扰。

　　3．4 温升测试

　　本设计功放TFA9810T的直流电源供电15．2 V，工作环境温度为20℃，音频系统输入为2Vp未调制的1 kHz单音频信号，匹配负载为8 Ω扬声器，调整音频输出功率21 W，持续工作30 min，使用温度测试设备测得TFA9810T壳体中央最高温度为45℃，温升仅25℃，无需再增加散热片。

　　3．5 音频A／D／A测试分析

　　图10测试了TFA9810T功放音频输入端为1 kHz的2V。单音频信号波形，输出端扬声器端到GND间为12．84V。，图9中LPF。滤波前功放输出的PWM波形。图11～图13分别拓展了图10中A／B／C区。

　　由图10～图13可知，输入波形叠加有高频杂波。说明前端引入不良干扰，需进一步分析改进；输出波形平滑，无交越失真，Deadtime特性较好；输入／输出正弦波相位相反，直接由电阻RA128等形成闭环负反馈通路，降低了噪声干扰，并进行增益控制。A，B，C区的拓展图输出正弦波峰、波谷、S区域处PWM的频率分别为238．8 kHz，224．9 kHz，626．4 kHz，占空比不同，符合三角波采样特性。图中波峰、波谷处PWM脉冲fall下降沿和rise上升沿更为陡峭，相比S形区域，包含大量高频谐波，易引起EMI辐射，但通过巴特沃思二阶滤波器滤波后，输出正弦波良好，无明显高频杂波迭加，EMC测试也无明显对外辐射频率，满足了设计需要。

　　3．6 功率、效率测试

　　图14测试了在图10状态下功放TFA9810T的供电电压、电流实际波形。

　　由图10可知，功放单端输出功率为：

　　4 结 语

　　介绍了模拟全桥D类功放拓扑结构，详细探讨了通过二阶巴特沃思滤波器设计和功放PCB布局，抑制了因Deadtime等产生的EMI。最后基于NXP公司D类功放TFA9810T，实现了一种新型绿色能效双通道D类音频放大器设计。仿真和测试结果表明，在供电电压约为15 V时，放大器可向两8 Ω扬声器提供10 W×2的输出功率，转换效率达90％，总谐波失真小于7％，1 kHz正弦波音频输出无交越失真，无明显EMI干扰，功放壳体相对温升25℃。随着当今社会节约能源的要求，该类绿色能效设计将在未来几年达到更广泛的应用。