D類功放的工作原理及優缺點

                                              發布時間:2022-03-18 瀏覽量:1

                                              D類功放指的是D類音頻功率放大器(有時也稱為數字功放)。通過控制開關單元的ON/OFF,驅動揚聲器的放大器稱D類放大器。D類放大器首次提出于1958年,近些年已逐漸流行起來。已經問世多年,與一般的線性AB類功放電路相比,D類功放有效率高、體積小等特點。

                                              D類功放工作原理

                                              D類功放設計考慮的角度與AB類功放完全不同。此時功放管的線性已沒有太大意義,更重要的開關響應和飽和壓降。由于功放管處理的脈沖頻率是音頻信號的幾十倍,且要求保持良好的脈沖前后沿,所以管子的開關響應要好。另外,整機的效率全在于管子飽和壓降引起的管耗。所以,飽和管壓降小不但效率高,功放管的散熱結構也能得到簡化。若干年前,這種高頻大功率管的價格昂貴,在一定程度上限制了D類功放的發展?,F在小電流控制大電流的MOSFET已普遍運用于工業領域,特別是近年來UHC MOSFET已在Hi-Fi功放上應用,器件的障礙已經消除。

                                              調制電路也是D類功放的一個特殊環節。要把20KHz以下的音頻調制成PWM信號,三角波的頻率至少要達到200KHz。頻率過低達到同樣要求的THD標準,對無源LC低通濾波器的元件要求就高,結構復雜。頻率高,輸出波形的鋸齒小,更加接近原波形,THD小,而且可以用低數值、小體積和精度要求相對差一些的電感和電容來制成濾波器,造價相應降低。但此時晶體管的開關損耗會隨頻率上升而上升,無源器件中的高頻損耗、射頻的聚膚效應都會使整機效率下降。更高的調制頻率還會出現射頻干擾,所以調制頻率也不能高于1MHz。

                                              同時,三角波形的形狀、頻率的準確性和時鐘信號的抖晃都會影響到以后復原的信號與原信號不同而產生失真。所以要實現高保真,出現了很多與數字音響保真相同的考慮。

                                              還有一個與音質有很大關系的因數就是位于驅動輸出與負載之間的無源濾波器。該低通濾波器工作在大電流下,負載就是音箱。嚴格地講,設計時應把音箱阻抗的變化一起考慮進去,但作為一個功放產品指定音箱是行不通的,所以D類功放與音箱的搭配中更有發燒友馳騁的天地。實際證明,當失真要求在0.5%以下時,用二階Butterworth最平坦響應低通濾波器就能達到要求。如要求更高則需用四階濾波器,這時成本和匹配等問題都必須加以考慮。

                                              近年來,一般應用的D類功放已有集成電路芯片,用戶只需按要求設計低通濾波器即可。

                                              D類功放優點


                                              1.d類功放具有很高的能量使用轉換率,而且它的體積很小,具有很強的可靠性。d類功放的電池使用率可以達到90%以上,符合綠色環保的要求。


                                              2.d類功放的使用范圍很廣,其連接的負載阻抗最低值可以達到很低,另外不管負載阻抗值如何變化,其電池的轉換率基本上可以說是不變

                                              3.d類功放沒有高頻、中頻、低頻的相對變化,它的聲音非常清晰,而且聲像有很準確的定位。

                                              4.d類功放非常適合產品的大批量生產。只要確保安裝對元器件,就可以使產品具有的很好的一致性,而且生產的過程中不需要任何的調試,安全可靠。

                                              5.d類功放可以直接實現群控、遙控、監測等功能,而不需要添加任何的裝置。


                                              D類功放缺點


                                              D類功率放大器雖然有很多優點,但是也同樣有很多缺點,而且這些缺點嚴重影響著D類功率放大器的發展,下面我就具體來說說D類功率放大器的缺點:

                                              1.D類功率放大器沒有專門的開關,若是安裝的功率晶體管和其他器件匹配的不好,會導致整個產品質量不過關。

                                              2.功率晶體管在其剛開始連接和最后關閉的過程中,緊靠地面的電位會發生波動等情況,從而增加了噪音。

                                              3.輸出電路有可能會出現死區等情況。 

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