之前的文章寫(xiě)過(guò)電感選型對功放的頻響等指標的影響,這里重點(diǎn)量化下大功率下電感電流。
從過(guò)程上看,先看啟動(dòng)電流,電感飽和電流能否扛過(guò)? 再看喇叭電流(喇叭電流取決于聲學(xué)工程師對聲音峰值電流的追求)+電感紋波電流!入娏+電感紋波電流’ 都小于該電感的飽和電流且留有至少25%以上的余量,則是比較穩定可靠的電感選型方案。
電感電流的測量方法:


用示波器電流探頭在濾波電容前面測試流過(guò)電感的電流
流過(guò)電感的電流等效為流過(guò)芯片MOS的電流
測試過(guò)程中需要把電感翹起來(lái),電感的另一頭用粗的導線(xiàn)焊接到焊盤(pán)上,電流探頭夾住導線(xiàn)。
上電啟動(dòng)電流波形:
D類(lèi)功放通過(guò)PWM調制(音頻信號調制在較高的PWM頻率上). 以常規的PWM調制為例, 單邊輸出共模電壓為PVDD/2(即輸出占空比為50%)為例。

綠色波形 為流過(guò)電感電流, 黃色波形 為音頻功放輸出PWM。
功放的供電電壓PVDD=24V,輸出LC (電感為10uH, 電容為0.68uF)啟動(dòng)共模電壓建立瞬間,震蕩電流到3.2A左右。
上電啟動(dòng)峰值電流 Ipstart =PVDD * Duty *((C/L)^0.5)*SIN(0.5*pi) (此處Duty為無(wú)輸入信號時(shí)的PWM輸出Duty)

總結:
1) 對于電感選型來(lái)說(shuō),第一關(guān)就是要避免上電電流過(guò)大導致無(wú)法啟動(dòng)(上電就觸發(fā)過(guò)流保護)。
2) 很多情況,輸出的喇叭線(xiàn)上電流可能很小,不到2A,但是由于電感感值選得太小,會(huì )出現啟動(dòng)共模電壓的建立過(guò)程就超過(guò)2.5A的情況。
輸出紋波電流:
D類(lèi)功放通過(guò)PWM調制(音頻信號調制在較高的PWM頻率上). 以常規的PWM調制為例, 當輸出共模穩定后, 電感紋波基本穩定。

綠色波形 為流過(guò)電感電流, 黃色波形 為音頻功放輸出PWM;
功放的供電電壓PVDD=24V,輸出LC (電感為10uH, 電容為0.68uF),開(kāi)關(guān)頻率為480kHz。
開(kāi)關(guān)頻率越高,紋波電流越;電感越大,紋波電流越小。一般為了降低音頻功放自身的switching loss, 推薦開(kāi)關(guān)頻率采用480kHz, 因此一般建議電感在大于12V的情況下,電感不要低于10uH。

總結:
1) 對于電感選型來(lái)說(shuō),扛過(guò)第一關(guān)啟動(dòng)電流后,接下來(lái)要考慮的是流過(guò)喇叭線(xiàn)的最大電流疊加紋波電流。
喇叭電流疊加電感紋波電流

上圖是一個(gè)電感紋波電流疊加喇叭電流的例子。
以一個(gè)直流電阻為R 的喇叭為例子(這里不考慮喇叭在不同頻點(diǎn)的阻抗不一樣,假定所有頻點(diǎn)都是4ohm;另外也暫不考慮功放的RdsON和電感和導線(xiàn)的DCR),功放側對功率不做限制的話(huà), 這樣最大的喇叭電流為 PVDD/R。
PVDD=19V, Load=4ohm,LC filter=10uH+0.68uF,開(kāi)關(guān)頻率為 480kHz, 調制方式為High Performance Mode, 那么流過(guò)電感的電流最大可能為 5.29A.
通過(guò)這篇文章,總結了功放的電感電流,工程師選擇電感時(shí),電感電流一定要作為一個(gè)重點(diǎn)指標,電感電流不但影響指標,還影響功放的穩定性和壽命。
另外在材料上,一體成型和磁封膠對功放性能也有影響,ACM8625為例,相同配置下,只是更換飽和電流差不多,不同材質(zhì)的電感對比THD+N的對比:

黃色的是一體成型的,藍色是磁封膠。
電感是功放系統的重要組成,希望這篇文章能幫助到你,如果幫助到了你,感謝轉發(fā)給你的朋友,希望也能幫助到他。 |