最近，當你打開(kāi)電視或網(wǎng)站時(shí)，一定會(huì )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，手機制造商們也在推銷(xiāo)新一代手機的小巧、輕薄和輕便。
這種趨勢也自然會(huì )蔓延到車(chē)用D類(lèi)音頻放大器領(lǐng)域。因此，在這篇博文中，我將討論如何將小型電感器用于信息娛樂(lè )系統中的D類(lèi)放大器。
背景
車(chē)用D類(lèi)音頻放大器設計需要在放大器的輸出端安裝一個(gè)濾波器。該濾波器在每個(gè)輸出端使用電感和電容，通常稱(chēng)為電感-電容（LC）濾波器。正確選擇LC濾波器的數值非常關(guān)鍵，旨在滿(mǎn)足所需的音頻性能、效率、電磁兼容性（EMC）/電磁干擾（EMI）的要求和成本，特別是在汽車(chē)音響主機和外部放大器應用中。
圖1所示的D類(lèi)放大器橋接負載電路是一種輸出配置，揚聲器（或負載）連接在兩個(gè)放大器輸出之間，橋接兩個(gè)輸出端。因此，車(chē)用D類(lèi)音頻放大器每個(gè)通道（揚聲器）通常需要兩個(gè)電感器。
圖1：D類(lèi)放大器橋接負載電路
為什么小型電感器很重要？
如今，汽車(chē)制造商正在汽車(chē)中增加更多汽車(chē)電子的子系統。然而，車(chē)內空間有限，因此電子模塊供應商面臨著(zhù)使子系統變得更小的壓力。其次，電子模塊供應商所受到的二級影響是汽車(chē)制造商不斷努力使車(chē)輛輕量化，以提高燃油效率。雖然有很多子系統有待評估，但是現在我想集中比較在信息娛樂(lè )系統中作為車(chē)載收音機設計的一部分，電感的尺寸及重量。
一個(gè)典型的車(chē)載收音機設計至少有四個(gè)通道來(lái)驅動(dòng)兩個(gè)前置揚聲器和兩個(gè)后置揚聲器。對于車(chē)用D類(lèi)音頻放大器而言，這種簡(jiǎn)易配置總共需要八個(gè)電感器，因為每個(gè)通道需要兩個(gè)電感器，如圖1所示。因此，八個(gè)電感器的尺寸，占整個(gè)印刷電路板（PCB）尺寸和設計重量的很大一部分。
比較電感尺寸與放大器開(kāi)關(guān)頻率
對于車(chē)用D類(lèi)音頻放大器而言，確保合適且具有脈寬調制（PWM）解調功能的濾波器特性所需的LC濾波器中的電感值取決于開(kāi)關(guān)頻率。圖2中，在開(kāi)關(guān)頻率約為400kHz的典型D類(lèi)音頻放大器設計中，用于LC濾波器的電感器尺寸比在更高頻率下的新型D類(lèi)放大器設計開(kāi)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(kāi)關(guān)頻率為2.1MHz。
一個(gè)400kHz的汽車(chē)音頻放大器通常使用10μH或8.2μH的電感值，而2.1MHz的高開(kāi)關(guān)頻率放大器設計可以利用體積更小、重量更輕的3.3μH—3.6μH范圍的電感器（假設每個(gè)放大器提供相等的輸出功率）。
圖2：電感器尺寸與開(kāi)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(shí)現LC濾波器所需的電感值和電流處理能力需要的的銅線(xiàn)繞組和芯材的明顯重量差造成的。正如前面所提，一個(gè)簡(jiǎn)易四通道車(chē)載收音機設計需要八個(gè)電感器。在圖3中，您可以看到基于400kHz開(kāi)關(guān)頻率的四通道收音機設計與基于2.1MHz開(kāi)關(guān)頻率的收音機設計的重量差異（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(shí)現極小尺寸的放大器
在400kHz開(kāi)關(guān)頻率放大器設計中的傳統電感器使用銅線(xiàn)和鐵氧體材料作為芯。隨著(zhù)更高的2.1MHz開(kāi)關(guān)頻率的實(shí)現，可以開(kāi)發(fā)具有銅導線(xiàn)的電感器和新型金屬合金芯技術(shù)，從而實(shí)現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
結論
開(kāi)關(guān)頻率更高的汽車(chē)用D類(lèi)音頻放大器設計，如2.1MHz TAS6424-Q1，是滿(mǎn)足新一代汽車(chē)收音機和外部放大器行業(yè)需求的未來(lái)之選。高頻開(kāi)關(guān)頻率放大器還有助于推動(dòng)電感行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，從而提供整體體積更小、重量更輕的系統解決方案。想了解更多關(guān)于LC濾波器的設計？下載此應用報告獲取詳細的設計信息。
