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為何要在汽車信息娛樂系統中使用D類音頻放大器

2019-04-26 10:09:46 德州儀器

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您是否了解所有融入當今新車的最新技術？這些技術振奮人心，其中一些技術甚至應用于入門級和經濟型車輛中：

自動制動汽車的帶緊急制動系統的前向碰撞警告可避免前方汽車突然停止時發生追尾事故。

可自動將汽車完美送回縱列式停車位的高級駐車引導系統。

車道保持輔助技術可讓您的座椅振動，提醒您正通過車道漂移；它甚至可自動控制駕駛，以確保您的汽車保持在白線內。

新的信息娛樂系統（圖1）處理目前車輛內的導航、音樂、廣播和流媒體服務。客戶主要購買的是中檔或入門級汽車，他們自然而然地期望信息娛樂系統能和我們的智能手機和平板電腦一樣擁有大型液晶顯示屏（LCD）觸摸屏。他們還期望汽車能夠支持藍牙®和/或Wi-Fi®，以便他們可播放音樂、播客或新聞。

圖 1：汽車信息娛樂系統

本文中，我將討論新汽車信息娛樂系統中音頻放大器的幾個關鍵設計考慮因素。

尺寸

一些高級功能需要他們自有專用的處理器和傳感器。而這些處理器和傳感器通常位于儀表板后面的獨立電子控制單元（ECU）箱中。儀表板背后的空間極其有限，因此一級ECU供應商始終在尋找縮小這些ECU箱占地面積的方法，包括信息娛樂系統音響主體單元（無線電和音頻放大器所在的位置）的尺寸，以便為高級功能留有更多空間。

熱

添加新功能需要越來越多的處理能力。性能更強的片上系統（SoC）處理器運行速度更快，通常消耗更多功率且產生更多熱量。同樣地，信息娛樂系統中較大的LCD觸摸屏也會受到信息娛樂系統音響主機單元箱內部產生的熱量的影響。因此，一級ECU供應商正在尋找降低信息娛樂系統音響主機單元內部總熱負荷的方法。

一級ECU供應商一直在信息娛樂系統音響主機單元內使用AB類音頻放大器。但AB類放大器的效率明顯低于新型D類放大器設計（見圖2）。這很重要，因為汽車的音頻放大器是音響主機單元內的第二大發熱源，緊隨SoC之后。音響主機單元箱內產生的更多熱量意味著設計人員需要包含更大的無源輻射散熱器或機械風扇。這兩種選擇都加劇了減少整體解決方案尺寸的目標。

圖 2：AB類與D類效率（圖片由http://www.audioholics.com提供）

德州儀器將在2018年的消費電子展（CES）上展示業界首款2.1MHz高開關頻率D類模擬輸入汽車音頻放大器。我們設計了TPA6404-Q1，以完美解決與信息娛樂系統音響主機單元尺寸和熱負荷相關的問題。

D類放大器通常在~400kHz時啟動和關閉放大器。TPA6404-Q1D類放大器設計中更高的2.1MHz開關頻率顯著降低輸出濾波器的電感值。如圖3所示，使用較新的3.3μH金屬合金型電感器的2.1MHz設計（與400kHz放大器所需的更大的10μH/8.2μH電感值截然相反）可讓用于四通道解決方案的所有八個電感器剛好放入與僅一個電感值為8.2μH的電感器相同的占位面積。