D类功放原理[整理].pdf

"D类功放原理" D类功放是一种高效的音频放大技术，具有高效率、低耗电、轻便小巧等特点。与A类功放和B类功放相比，D类功放具有更高的效率和更小的体积。 D类功放的工作原理是基于开关工作状态的放大模式。无信号输入时，放大器处于截止状态，不耗电。工作时，靠输入信号让晶体管进入饱和状态，晶体管相当于一个接通的开关，把电源与负载直接接通。理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电，实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。 D类功放的效率可以达到100%，远高于A类功放的50%或25%和B类功放的78.5%。这种高效率使得D类功放非常适合超大功率的场合。 D类功放的技术发展历史可以追溯到20世纪60年代，当时设计人员开始研究D类功放用于音频的放大技术。70年代，Bose公司就开始生产D类汽车功放。近年来，数字音频技术的发展使得D类功放与数字音响有很多相通之处，进一步显示出D类功放的发展优势。 D类功放的基本结构可以分为三个部分：调制器、D类功放和低通滤波器。调制器将音频信号调制成脉冲宽度调制（PWM）或脉冲持续时间调制（PDM）波形。D类功放将PWM信号变成高电压、大电流的大功率PWM信号。低通滤波器将大功率PWM波形中的声音信息还原出来。 D类功放设计考虑的角度与AB类功放完全不同。此时功放管的线性已没有太大意义，更重要的开关响应和饱和压降。由于功放管处理的脉冲频率是音频信号的几十倍，且要求保持良好的脉冲前后沿，所以管子的开关响应要好。另外，整机的效率全在于管子饱和压降引起的管耗。 D类功放的发展受到器件的限制，特别是高频大功率管的价格昂贵。但是，现在小电流控制大电流的MOSFET已普遍运用于工业领域，特别是近年来UHC MOSFET已在Hi-Fi功放上应用，器件的障碍已经消除。 调制电路也是D类功放的一个特殊环节。要把20KHz以下的音频调制成PWM信号，三角波的频率至少要达到200KHz。频率过低达到同样要求的THD标准，对无源LC低通滤波器的元件要求就高，结构复杂。频次高，输出波形的锯齿小，THD也小。这使得D类功放能够提供高质量的音频输出。 D类功放是一种高效、轻便、可靠的音频放大技术，具有广泛的应用前景。