D类功率放大器

本文介绍如何使用高电压 GreenPAK™ IC 设计简单的 D 类功率放大器。D 类放大器的工作原理是从连续控制信号中导出两态信号并使用电源开关将其放大。每个D 类放大器的核心是至少一个比较器和一个开关功率级。除了成本最低的功率放大器外，其他所有放大器都添加了无源 LC 滤波器。

下面总结了 D 类放大器与传统 AB 类放大器的优缺点。

• AB类

优点：最低失真——高保真度的总谐波失真加噪声 (THD + N) 小于 0.1%。

缺点：效率低——最大可能的效率约为 60%。耗电高，发热显着。它的尺寸也更大。

• D级

优点： 效率高——大于 90%。更低的功耗和更低的发热量。尺寸更小。在小封装中具有极高的功率潜力（400 至 500 W）。

缺点：产生高频噪音。

最基本的拓扑结构利用带三角波（或锯齿波）振荡器的脉宽调制 (PWM)。图 1 显示了基于 PWM 的半桥 D 类放大器的简化框图。它由一个脉宽调制器、两个输出 MOSFET 和一个外部低通滤波器（L F和 C F）组成，用于恢复放大的音频信号。如图所示，两个 MOSFET 通过将输出节点交替连接到 V DD来作为电流导向开关工作和地，因此 D 类放大器的最终输出是高频方波。输出方波由输入音频信号进行脉宽调制。PWM 是通过将输入音频信号与内部生成的三角波（或锯齿波）振荡器进行比较来实现的。产生的方波占空比与输入信号的电平成正比。当没有输入信号时，输出波形的占空比等于 50%。图 2 说明了由于输入信号电平变化而产生的 PWM 输出波形。

这种基本拓扑有一些缺点：非常低的电源抑制比和高 THD。输出信号的质量高度依赖于三角波的线性度和稳定性，这使电路显着复杂化。