用D类放大器进行设计须知

开关放大器或D类放大器在消费类音频设备中的应用已经快速上升到了一个很突出的水平，从MP3播放器、手机、游戏机、LCD-TV到家庭影院。D类放大器的最大竞争优势是特别高的功率转换效率，在实际应用中可高达85%～90%，而线性AB类放大器在典型的功率输出水平上通常只能达到25%。

在手持应用中，D类放大器的低功耗允许设计师可在保持很长电池充电间隔的同时提供很高的音频质量。对所有个人通信和音响设备来说，电池寿命是一个关键的性能指标。对于市电供电设备(如A/V视听产品和游戏机)，D类放大器的高功效可带来更低的散热量。从而使设计师可以采用更小的散热器来实现更简洁的外形、更低的材料和组装成本。事实上，精心设计的电源可以使每通道输出功率高达几瓦的应用无须散热片。

D类放大器解决方案
D类放大器的基本拓扑结构包括一个脉宽调制器、一个功率桥输出电路和一个低通滤波器。目前，市场上的D类放大器可以帮助用户节省很多设计工作，如屏蔽放大器开关操作所产生的电磁干扰和选择最合适的开关频率。提高开关频率可以降低输出滤波要求，但会因MOSFET栅极电容而导致更大的功率损失。因此，开关频率选择要求在外部元件数量和功率转换效率之间做一个平衡。功率桥的设计取决于所期望的D类放大器的输出功率。

例如，目前市场上已有D类耳机驱动器和D类扬声器驱动器，这些不同配置的一个关键不同是输出级的设计。设计用于扬声器的D类放大器能够产生小于1瓦到几瓦的输出功率，且无须散热片。这些IC为许多消费类应用提供了单芯片解决方案，从便携式多媒体播放器到游戏机和一些LCD-TV。在大多数这些应用，特别是手持产品中，单芯片解决方案是至关重要的。

不过，对于非常高的输出功率，一个D类放大器可以结合一个采用音频功率MOSFET构建的外部输出级来实现。该D类放大器必须提供一个合适的预放大器，所选的分立MOSFET必须是针对数字音频操作而优化的。

滤波
D类MOSFET H桥的输出是一个代表音频信号的方波。开关频率元件必须被衰减，以防止干扰和确保最终产品通过电磁兼容(EMC)认证。这要求一个截止频率略高于音频频带的低通滤波。因此，开关频率越高，这些元件的衰减就越大。这允许采用尺寸更小的外部滤波元件。

另一方面，MOSFET上的损耗会随著开关频率的提高而增加，从而降低效率，并导致更大的功耗和带来相关的热管理问题。特别是，在MOSFET栅极电容上产生的开关损耗，会随著工作频率的提高而线性增加。因此，通常认定D类放大器输出级的设计要具有低损耗的MOSFET，并正确设置了开关频率，以满足电磁干扰(EMI)的特定要求。