許多政府機構已經(jīng)考慮在汽車(chē)中必須安裝緊急呼叫（eCall）系統。如果發(fā)生嚴重的交通事故，eCall系統將自動(dòng)與緊急救援人員聯(lián)系，將GPS定位發(fā)送到當地緊急救援服務(wù)部門(mén)，并無(wú)線(xiàn)發(fā)送安全氣囊和碰撞傳感器信息。據歐盟委員會(huì )反饋，eCall將減少50％的緊急救援服務(wù)響應時(shí)間，從而能夠減少人們受傷的嚴重程度甚至挽救生命。

圖-1 典型的eCall簡(jiǎn)化框圖

圖1為典型的eCall系統框圖，有時(shí)候也會(huì )稱(chēng)之為遠程信息處理控制單元。有以下幾個(gè)點(diǎn)需要注意：

• 音頻信號的輸入和輸出通常會(huì )合并在一個(gè)編解碼器（CODEC）中，CODEC包括一個(gè)ADC和一個(gè)DAC。TI的TLV320AIC3104-Q1也是這么一款低功耗的CODEC，可幫助電池節省能量、延長(cháng)通話(huà)時(shí)間。在極少數情況下，音頻處理部分也會(huì )由兩個(gè)ADC或兩個(gè)DAC組成。
  • 音頻信號路徑一般通過(guò)口頭電話(huà)將駕駛員連接到緊急服務(wù)，因此大多數系統總共只需要一個(gè)通道。這意味著(zhù)只需要一個(gè)麥克風(fēng)、一個(gè)ADC、一個(gè)DAC、一個(gè)D類(lèi)功放和一個(gè)揚聲器。
  • CODEC本身可以集成嵌入式miniDSP，用于在數字域中進(jìn)行音頻處理。帶有miniDSP的CODEC可減輕處理器計算的負擔。
  • 在某些情況下，可能不需要CODEC，例如如果使用的是數字麥克風(fēng)可以直接連接到處理器。盡管實(shí)現最大的抗擾度所需的成本更高，但通過(guò)使用數字輸入D類(lèi)音頻放大器，音頻信號路徑可以一直保持數字狀態(tài)直至到達放大器。
• ADC（集成于CODEC內部）將來(lái)自外部的模擬音頻輸入轉換為數字信號，并饋入系統的處理器。
• 在輸出端，DAC（集成于CODEC內部）將來(lái)自處理器的數字音頻信號轉換為模擬信號。
• 由于DAC的輸出信號電壓以及電流較低，驅動(dòng)能力較弱，因此需要音頻放大器提供更高電壓、電流以及驅動(dòng)功能，以驅動(dòng)揚聲器系統發(fā)聲。
• eCall系統由備用電池供電運行，因此即使發(fā)生事故中斷了與汽車(chē)電池的連接，它仍能正常工作。
• 音頻功率放大器將診斷的結果持續發(fā)送給處理器。

音頻放大器：AB類(lèi)與D類(lèi)

音頻放大器通常有兩種選擇：AB類(lèi)或D類(lèi)。

AB類(lèi)音頻放大器是當今汽車(chē)音頻的標準。它屬于線(xiàn)性放大器，不會(huì )產(chǎn)生電磁干擾（EMI），并且不需要很多外部電子組件。但是，它效率極低，并且需要加入大量的被動(dòng)式或主動(dòng)式散熱管理，例如散熱器和風(fēng)扇。

另一方面，D類(lèi)音頻放大器是高效的開(kāi)關(guān)放大器，幾乎不需要散熱管理。但是，它們確實(shí)需要加輸出電感來(lái)改善EMI問(wèn)題。

eCall系統中音頻放大器的設計權衡

eCall系統的備用電池為音頻放大器的選擇提出了一個(gè)有趣的設計挑戰：如何在采用必需的且可能很昂貴的備用電池的同時(shí)降低成本？（備用電池可能由一個(gè)或多個(gè)具有不同電池化學(xué)成分的單個(gè)電池組成。）

前面提到，AB類(lèi)音頻放大器不會(huì )產(chǎn)生EMI，并且不需要許多外圍電子組件，但是它們的效率非常低。這意味著(zhù)在eCall系統中，備用電池產(chǎn)生的電荷大部分會(huì )作為熱量消耗掉。這種低效率帶來(lái)了很高的成本：因為許多eCall系統要求緊急救援服務(wù)與駕駛員之間的“通話(huà)時(shí)間”在10到20分鐘，使用AB類(lèi)放大器的系統可能需要額外的電池才能滿(mǎn)足此要求。

而D類(lèi)放大器的高效特性使其非常適合用于eCall系統；它們的高效意味著(zhù)電量較低的電池（如果選擇正確的化學(xué)成分，可能僅需單節電池）也足夠為eCall系統供電。這樣可以顯著(zhù)降低系統總成本以及重量和尺寸。

除了需要考慮效率問(wèn)題以外，eCall設計人員還需要考慮eCall系統在發(fā)生事故后是否仍然可以正常工作。集成了診斷功能的D類(lèi)音頻放大器可以將診斷結果傳送給處理器。

在發(fā)生事故的情況下，集成診斷功能有助于判斷揚聲器是否仍處于連接狀態(tài)，以便駕駛員與緊急救援服務(wù)之間進(jìn)行口頭交流�；蛘�，如果在發(fā)生事故情況下?lián)P聲器的連接意外斷開(kāi)，則可以幫助緊急救援服務(wù)人員得知駕駛員的健康狀況無(wú)法通過(guò)口頭確認。

助力于T-BOX的TAS5411-Q1

與AB類(lèi)放大器相比，TI車(chē)規級D類(lèi)放大器的高效特性可以減少昂貴的高電量電池的使用，從而減少散熱并降低整個(gè)系統的成本。

TAS5411-Q1是具有集成診斷和保護功能的D類(lèi)8W音頻放大器。不僅效率高有助于節省電池電量，而且在事故導致?lián)P聲器斷開(kāi)連接的情況下可以檢測到空載。除此之外，它還有以下特點(diǎn)：

• 輸入電壓范圍為4.5-18V。在負載為 4Ω 且THD+N 小于 10% 時(shí)的輸出功率為 8W，效率可達83%。
• 單聲道橋接負載 (BTL) D 類(lèi)功率放大器，支持差分模擬輸入。
• 采用可調功率限制器的 Speaker Guard™ 揚聲器保護。
• 75dB 電源紋波抑制比 (PSRR) 。
• 負載診斷功能
  • 負載開(kāi)路或短路；
  • 輸出到電源和輸出到接地短接。
• 保護和監控功能
  • 短路保護；
  • 40V 負載突降保護，符合 ISO-7637-2 標準 ；
  • 在音樂(lè )播放的同時(shí)進(jìn)行輸出直流電平檢測 ；
  • 過(guò)熱保護；
  • 過(guò)壓及欠壓保護。

當然除了TAS5411-Q1之外，TI還有更多Class D的音頻放大器可供選擇，如下表1所示

表-1 D類(lèi)功放選型

綜上所述，在汽車(chē)應用如T-BOX中，TI的Class D音頻功放如TAS5411-Q1，高效又可靠，是性命攸關(guān)的eCall系統的絕佳搭檔，能為您的出行保駕護航！