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選擇合適的放大器總會涉及在系統類型、成本和性能之間做出權衡

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選擇合適的放大器總會涉及在系統類型、成本和性能之間做出權衡

選擇合適的放大器總會涉及在系統類型、成本和性能之間做出權衡。设备性能包括音频性能、热性能和功能设置。在这篇博文中,我们将讨论如何指定系统额定功率以及如何选择合适的放大器集成电路器件(IC)用于电声棒、家庭影院系统、有源音箱或其他产品。

  大多数TI的高功率D类放大器(其实大部分产品为D类放大器)的设计可连续输出数据表中额定的满功率,前提是系统的散热解決方案可提供充分的散热,以保持设备处于工作温度范围内,特别是可保持设备数据表指定的温度范围。满足解決方案散热要求的热系统将取决于散热器尺寸;强制/不强制气流;设备和散热器之间的热界面;及最重要的是,为系统传递指定热试验(或功率测试)的要求。

  持续功率测试的热系统要求取决于特定输出功率/测试条件下放大器的功耗。设备功率损耗取决于在特定输出功率电平条件下的放大器效率。D类放大器通常在高输出功率条件下能达到90%或以上的效率,但在空闲损耗和低输出功率方面,放大器具有更多变化?障兴鸷暮透吖β市始热【鲇贛OSFET的尺寸(RDSON),也取决于放大器的栅极驱动设计。图1所示为与TI的TPA3251D2放大器IC的输出功率相比的功率效率和功率损耗的示例。

一般情況下,音頻信號具有大的波峰因數(平均值和峰值功率之間的比值),並通常被認爲具有瞬態低平均功率。圖2所示爲從一首音樂産生的振幅容量示例。由于音頻瞬變往往很短,因此盡管振幅高,它們也不會顯著促成系統功率損耗和發熱。


波峰因數暗指若系統設計播放恒定正弦波,音頻回放系統的熱要求將會降低,這很可能僅在實驗室測試設置時發生。在1/8的最大輸出功率條件下,當對系統進行熱測試時,功率檢測常被用作音頻材料的替代物。

  此外,您还必须考虑到放大器的实际负载阻抗,因为放大器输出功率将取决于其负载阻抗。对于现实中的扬声器,负载阻抗取决于扬声器的机电性能、其外壳和分频网络,并且在频率侧不会变平。相比通过对应于扬声器最小阻抗的欧姆负载阻抗抽取的功率(通常用于测试),这将进一步降低放大器的平均输出功率。

我们将再次使用TI的TPA3251D2 D类放大器及TI的TPA3250D2作为示例,帮助解释如何在不同的温度条件下操作放大器。这两种设备在类似封装中具有等效晶粒,但TPA3250D2在印刷电路板(PCB)(垫板朝下)具有一个热界面,而与散热器(垫板朝上)相接的TPA3251D2用于冷却设备。垫板朝上设备的散热系统使用散热器,相比使用PCB冷却设备的垫板朝下设备可更有效地为设备散热。选择一个集成线路时,则需要考虑这是否是一个重要的特点,因为散热器成本高,它的使用成本也更加昂贵。

  表1比较了TPA3250D2和TPA3251D2。这两种设备都可在相同的电源电压轨操作,并输出相同的峰值电流。在音频系统中,这些设备同样可大声播放,并且同样适合多数扬声器负载。然而,若系统的功率测试要求需要大的连续输出功率,或者若该系统具有负载阻抗未知的外部扬声器,如家庭影院系统,垫板朝上款将提供更多的散热空间,可能是此类系统的正确选择。


對于具有集成揚聲器系統(電聲棒、有源揚聲器)的系統來講,由于散熱器成本降低,墊板朝下款的整體系統成本更低,並因此可能成爲優選使用設備,前提是揚聲器負載和功率處于其導熱能力範圍。


 設計具有最佳音頻質量的系統時,選擇正確的放大器非常重要。TPA3250D2與TPA3251D2來自同一設備系列,兩者都可在高功率系統中實現高品質的聽覺體驗。然而,設計系統時,選擇最適合實際系統及其熱需求的正確放大器很重要。如設備墊板朝上和墊板朝下款稍有差別,將影響系統成本和熱性能。若爲TPA3250D2和TPA3251D2,該設備的墊板朝上和墊板朝下款在聲音質量或系統效率方面差異不大。

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