為了說(shuō)明通過(guò) G 類(lèi)音頻放大器實(shí)現的電池使用時(shí)間增加情況,我們的計算均基于如下值:
- PBATT:電池功率
- VBATT:電池電源電壓
- IBATT:電池電源電流
- VDD:DC/DC 轉換器輸出電壓
- PDD:DC/DC 轉換器輸出功率
- VOUT:負載電壓
- RL:負載阻抗
- POUT:負載功耗
- IOUT:負載電流
一個(gè)標準的 AB 類(lèi)放大器中,電源電流等于輸出電流 (IBATT = IOUT)。使用 G 類(lèi)(降壓轉換器)時(shí),電源電流(電池)為輸出電流的一部分,其以公式 IBATT = IDD x VDD/VBATT 表示。
假設一個(gè)放大器,驅動(dòng) 32 Ohm 負載的 200 mVRMS,則負載輸出電流為:IOUT = VOUT/RL = 200mVRMS/32Ω = 6.25 mA。假定靜態(tài)電流為 1 mA (IDDQ),則放大器吸取的總電流為:IBATT = 7.25 mA。
那么,AB 類(lèi)放大器吸取的總功率的計算方法如下(假設為一塊 4.2V 的鋰離子即Li-Ion 電池):
PBATT (Class-AB)= VBATT x IBATT = 4.2V x 7.25 mA = 30.45 mW Eq. 1
就 G 類(lèi)放大器而言,其電壓軌均由一個(gè)開(kāi)關(guān)式 DC/DC 轉換器產(chǎn)生,供給功率取決于 DC/DC 轉換器輸出電壓和效率。假設 DC/DC 轉換器輸出電壓為 1.3V,則計算方程式為:
PDD = VDD*IDD = 1.3v * 7.25mA = 9.425 mW Eq. 2
總供給功率為 DC/DC 轉換器輸出功率除以 DC/DC 轉換器效率。假設降壓效率為90%,則向 G 類(lèi)放大器提供的總功率為:
PBATT (Class-G) = PDD/90% = 11.09 mW Eq. 3
這時(shí),相同條件下,相比 AB 類(lèi)放大器,G 類(lèi)耳機放大器吸取的功率少了約 3 倍。功耗的降低程度與 VBATT/VDD 成正比例關(guān)系。在我們的舉例中,其為 (4.2/1.3)*轉換器-效率 = (4.2/1.3)*0.9 = ~3
電池省電情況如圖 1 所示。這里,我們使用由一塊鋰離子電池供電的完全相同的音頻輸入,對比兩個(gè) AB 類(lèi)和 G 類(lèi)耳機放大器。正如我們所觀(guān)察到的那樣,相比 AB類(lèi)放大器(70 小時(shí)),G 類(lèi)耳機放大器的電池使用時(shí)間(150小時(shí))長(cháng)了 2 倍多。對使用便攜式音頻設備的終端用戶(hù)來(lái)說(shuō),這就意味著(zhù)更長(cháng)的音樂(lè )播放時(shí)間和通話(huà)時(shí)間。

圖 1 電池放電曲線(xiàn)表明 G 類(lèi)放大器比 AB 類(lèi)放大器擁有更長(cháng)的工作時(shí)間
總之,G 類(lèi)音頻放大器拓撲是AB 類(lèi)拓撲的一種改版,其擁有自適應電源,可隨音頻源而變化。這種拓撲結構降低了功耗,提高了效率,從而為使用 G 類(lèi)放大器拓撲的耳機帶來(lái)更長(cháng)的電池使用時(shí)間。 |