音频电感
应用背景:音频放大器
音响使用的音频放大器由线路区分为 A、B 、AB 类和D类,其中A、B、AB类放大器由于由于偏压元件和输出电晶体的线性操作,会损失功率,产生大量热能损耗,在近代需要便携轻巧与节能等应用需求的前提下,逐渐被低功耗高效能的D类放大器所取代。
多数音讯系统设计工程师都清楚D 类放大器相对于A、B 和AB 类等线性音讯放大器类的效能优势。由于 D 类放大器的电晶体仅用作控制电流流过负载的开关,因此输出级造成的功率损失极小。由于 D 类放大器对散热器的要求可以大大降低或消除,因此它们非常适合紧凑型高功率应用,下图是D类放大器的应用方块图:
D类放大器 (Class D)
D类放大器在1950年代即被开发出来,从早期有着失真度高、声音单薄等问题,经过数十年的研究改进与数位线路的演近,目前D类放大器线路带着低功耗、小体积、低失真与易调音性等优势,已经广泛应用到家用音响、车用音响、影音剧院等使用环境。
TRIO的音频电感系列产品就是为了D类放大器线路后端低通滤波器所设计,产品全系列皆通过车规AEC-Q200认证,带给系统开发商规格齐全、可靠性高、杂讯比低的优质产品。
音频电感应用D类放大器线路可分为半桥(Half Bridge)和全桥(Full Bridge)的线路架构,两种线路的输出级皆需要通过低损耗的低通滤波器来进行滤波输出,下图是D类放大器基本架构,大多数的音讯信号不是脉冲型态(PWM),所以需要透过调变器(Modulator)将音讯输入转换为脉冲信号。而脉冲的频率成分包括基本的音讯信号和与调制过程产生的高频能量,其高频能量通常伴随着较高的电磁干扰(EMI),所以我们会在输出级和扬声器之间插入一个低通滤波器来将电磁干扰(EMI)减至最小。
LC滤波电感的设计
滤波器设计选择目的是为了在所需要的最高音讯频率条件下将滤波器回应下降减至最小以获得最低频宽。对于常见的扬声器阻抗以及标准的L值和C值,参考图2给出了标准元件值以及其相对应的频宽响应,其中扬声器阻抗(speaker resistance)参考采用常见的阻抗值4、6和8Ω 。
TRIO音频电感的优势
传统LC滤波电感选择以制作容易,成本低的环型电感为主,但其存在许多问题,如EMI表现不佳、LC共振噪音问题、损耗大效率低与无法全SMD化等问题,TRIO推出一体成型双音频电感产品来完美替代传统方案。
一体成型的电感型式因为其全自动化制程,有着高良率、高可靠度与高耐用度的优点,另因其封闭磁回路的设计,在EMI与抗SNR表现上有着极大的改善,另外采用背靠背双电感制程,如下图中相同的EVB尺寸,但其设计体积缩小将近40%,传统环型电感需要L1~L4共四颗电感的空间,而新式电感的设计减少到只需LD1与LD2的空间,可大幅减少机构限制带来的空间压力,另外背靠背双电感制程也带来高度电气特性一致性的特点,这使得开发者在音频左右声道的匹配与调适上更容易完成。
