別再關(guān)注迷你屋熱潮了！ - 您是否聽說過車用D類放大器的小型電感器？

最近，當(dāng)你打開電視或網(wǎng)站時，一定會看到許多關(guān)于迷你屋熱潮的新聞。更小代表更好，對嗎？同樣，手機(jī)制造商們也在推銷新一代手機(jī)的小巧、輕薄和輕便。

這種趨勢也自然會蔓延到車用D類音頻ink">放大器領(lǐng)域。因此，在這篇博文中，我將討論如何將小型ink">電感器用于信息娛樂系統(tǒng)中的D類放大器。

背景

車用D類音頻放大器設(shè)計需要在放大器的輸出端安裝一個ink">濾波器。該濾波器在每個輸出端使用電感和ink">電容，通常稱為電感-電容（LC）濾波器。正確選擇LC濾波器的數(shù)值非常關(guān)鍵，旨在滿足所需的音頻性能、效率、電磁兼容性（ink">EMC）/電磁干擾（EMI）的要求和成本，特別是在汽車音響主機(jī)和外部放大器應(yīng)用中。

圖1所示的D類放大器橋接負(fù)載ink">電路是一種輸出配置，揚(yáng)聲器（或負(fù)載）連接在兩個放大器輸出之間，橋接兩個輸出端。因此，車用D類音頻放大器每個通道（揚(yáng)聲器）通常需要兩個電感器。


 
圖1：D類放大器橋接負(fù)載電路

為什么小型電感器很重要？

如今，汽車制造商正在汽車中增加更多ink">汽車電子的子系統(tǒng)。然而，車內(nèi)空間有限，因此ink">電子模塊供應(yīng)商面臨著使子系統(tǒng)變得更小的壓力。其次，電子模塊供應(yīng)商所受到的二級影響是汽車制造商不斷努力使車輛輕量化，以提高燃油效率。雖然有很多子系統(tǒng)有待評估，但是現(xiàn)在我想集中比較在信息娛樂系統(tǒng)中作為車載收音機(jī)設(shè)計的一部分，電感的尺寸及重量。

一個典型的車載收音機(jī)設(shè)計至少有四個通道來驅(qū)動兩個前置揚(yáng)聲器和兩個后置揚(yáng)聲器。對于車用D類音頻放大器而言，這種簡易配置總共需要八個電感器，因為每個通道需要兩個電感器，如圖1所示。因此，八個電感器的尺寸，占整個印刷電路板（ink">PCB）尺寸和設(shè)計重量的很大一部分。

比較電感尺寸與放大器開關(guān)頻率

對于車用D類音頻放大器而言，確保合適且具有脈寬調(diào)制（ink">PWM）解調(diào)功能的濾波器特性所需的LC濾波器中的電感值取決于開關(guān)頻率。圖2中，在開關(guān)頻率約為400kHz的典型D類音頻放大器設(shè)計中，用于LC濾波器的電感器尺寸比在更高頻率下的新型D類放大器設(shè)計開關(guān)所需的電感器尺寸要大得多，如TI的TAS6424-Q1器件的輸出開關(guān)頻率為2.1MHz。

一個400kHz的汽車音頻放大器通常使用10μH或8.2μH的電感值，而2.1MHz的高開關(guān)頻率放大器設(shè)計可以利用體積更小、重量更輕的3.3μH—3.6μH范圍的電感器（假設(shè)每個放大器提供相等的輸出功率）。

 
圖2：電感器尺寸與開關(guān)頻率的比較

是什么增加電感重量？

8.2μH和3.3μH電感之間的重量差異主要是由于實現(xiàn)LC濾波器所需的電感值和ink">電流處理能力需要的的銅線繞組和芯材的明顯重量差造成的。正如前面所提，一個簡易四通道車載收音機(jī)設(shè)計需要八個電感器。在圖3中，您可以看到基于400kHz開關(guān)頻率的四通道收音機(jī)設(shè)計與基于2.1MHz開關(guān)頻率的收音機(jī)設(shè)計的重量差異（銅和芯材的總重量）。

 
圖3：典型的四通道放大器的電感重量差異

新型金屬合金電感可實現(xiàn)極小尺寸的放大器

在400kHz開關(guān)頻率放大器設(shè)計中的傳統(tǒng)電感器使用銅線和鐵氧體材料作為芯。隨著更高的2.1MHz開關(guān)頻率的實現(xiàn)，可以開發(fā)具有銅導(dǎo)線的電感器和新型金屬合金芯技術(shù)，從而實現(xiàn)難以置信的小型電感器尺寸。圖4顯示，新型金屬合金技術(shù)不僅可以提供最輕的重量解決方案，而且還有助于大幅降低四通道放大器的整體尺寸。

 
圖4：用于典型四通道放大器的小型金屬合金電感器

結(jié)論

開關(guān)頻率更高的汽車用D類音頻放大器設(shè)計，如2.1MHz TAS6424-Q1，是滿足新一代汽車收音機(jī)和外部放大器行業(yè)需求的未來之選。高頻開關(guān)頻率放大器還有助于推動電感行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，從而提供整體體積更小、重量更輕的系統(tǒng)解決方案。想了解更多關(guān)于LC濾波器的設(shè)計？下載此應(yīng)用報告獲取詳細(xì)的設(shè)計信息。