音頻電感

應用背景:音頻放大器

        音響使用的音頻放大器由線路區分為 A、B 、AB 類和D類,其中A、B、AB類放大器由於由於偏壓元件和輸出電晶體的線性操作,會損失功率,產生大量熱能損耗,在近代需要便攜輕巧與節能等應用需求的前提下,逐漸被低功耗高效能的D類放大器所取代。

        多數音訊系統設計工程師都清楚 D 類放大器相對於 A、B 和 AB 類等線性音訊放大器類的效能優勢。由於 D 類放大器的電晶體僅用作控制電流流過負載的開關,因此輸出級造成的功率損失極小。由於 D 類放大器對散熱器的要求可以大大降低或消除,因此它們非常適合緊湊型高功率應用,下圖是D類放大器的應用方塊圖:


D類放大器 (Class D)

       D類放大器在1950年代即被開發出來,從早期有著失真度高、聲音單薄等問題,經過數十年的研究改進與數位線路的演近,目前D類放大器線路帶著低功耗、小體積、低失真與易調音性等優勢,已經廣泛應用到家用音響、車用音響、影音劇院等使用環境。

      TRIO的音頻電感系列產品就是為了D類放大器線路後端低通濾波器所設計,產品全系列皆通過車規AEC-Q200認證,帶給系統開發商規格齊全、可靠性高、雜訊比低的優質產品。

音頻電感應用

        D類放大器線路可分為半橋(Half Bridge)和全橋(Full Bridge)的線路架構,兩種線路的輸出級皆需要通過低損耗的低通濾波器來進行濾波輸出,下圖是D類放大器基本架構,大多數的音訊信號不是脈衝型態(PWM),所以需要透過調變器(Modulator)將音訊輸入轉換為脈衝信號。而脈衝的頻率成分包括基本的音訊信號和與調製過程產生的高頻能量,其高頻能量通常伴隨著較高的電磁干擾(EMI),所以我們會在輸出級和揚聲器之間插入一個低通濾波器來將電磁干擾(EMI)減至最小。

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LC濾波電感的設計

        濾波器設計選擇目的是為了在所需要的最高音訊頻率條件下將濾波器回應下降減至最小以獲得最低頻寬。對於常見的揚聲器阻抗以及標準的L值和C值,參考圖2給出了標準元件值以及其相對應的頻寬響應,其中揚聲器阻抗(speaker resistance)參考採用常見的阻抗值4、6和8Ω。

TRIO音頻電感的優勢

        傳統LC濾波電感選擇以製作容易,成本低的環型電感為主,但其存在許多問題,如EMI表現不佳、LC共振噪音問題、損耗大效率低與無法全SMD化等問題,TRIO推出一體成型雙音頻電感產品來完美替代傳統方案。

      一體成型的電感型式因為其全自動化製程,有著高良率、高可靠度與高耐用度的優點,另因其封閉磁回路的設計,在EMI與抗SNR表現上有著極大的改善,另外採用背靠背雙電感製程,如下圖中相同的EVB尺寸,但其設計體積縮小將近40%,傳統環型電感需要L1~L4共四顆電感的空間,而新式電感的設計減少到只需LD1與LD2的空間,可大幅減少機構限制帶來的空間壓力,另外背靠背雙電感製程也帶來高度電氣特性一致性的特點,這使得開發者在音頻左右聲道的匹配與調適上更容易完成。