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采用新的调制技术和滤波器结构减小D类放大器的EMI

09-08 12:14:33 | http://www.5idzw.com | 电子制作 | 人气:733
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图5. 在传统LC滤波器的每个输出端增加一个RC网络(a),可以改进差分信号的频响(b)和共模信号的频响(c)。

图5b为图5a滤波器对差分输入的响应,图5c为共模输入的响应。注意:图5c中共模截止频率较高(-3dB带宽约为110kHz,差分输入为28kHz),带有平缓且合理控制的尖峰。该截止频率远高于最高音频(也低于D类开关频率基波),因此具有较好的效果。

有些低开关频率(200kHz至300kHz)应用不适合采用图5c所示的方案。对于这类产品可能需要采用其他方法和拓扑结构。MAX9704立体音D类放大器(图6)可设置为940kHz固定频率模式(FFM) (FS1 = 低,FS2 = 高),此时效果最佳。工作在FFM模式下的MAX9704通过引脚选择将开关周期设为恒定值(具有三个可选项),以满足应用需求。


图6. MAX9704立体声D类功率放大器的典型应用电路

图7和图8给出使用图5滤波器对MAX9704进行滤波时的时域性能。两种情况下负载阻抗均为8。图7同时显示了FILT1和FILT2节点的波形图(顶部的迹线),以及得的1kHz差分输出波形(底部的迹线)。顶部迹线的噪声是输出开关信号滤波以后的残余信号(电源电压为15V)。图8为图7迹线的细节显示。注意:纹波主要来自940kHz开关频率,两通道上表现为共模信号的形式。还应注意输出上没有高次谐波,表明有效抑制了EMI (幅射EMI的起始测试频率通常高于30MHz) 。


图7. 用MAX9704驱动图5a电路时FILT1和FILT2上产生的信号波形(同时显示在顶部的迹线),以及差分输出(底部的迹线)。
8. 顶部迹线显示了图5a电路输出中残余的纹波电压,纹波成分主要为开关频率基波(此时为940kHz)。滤波器高于该频点的二阶滚降很好的抑制了所有高次谐波。纹波几乎只有共模分量(底部的迹线)。

关说明

本文讨论的滤波器设计均假设负载阻抗为8。音圈电感导致20kHz的频率范围内,多数宽范围动圈扬声器的阻抗变高。该特性有助于实现高效率的无滤波器工作,但选择滤波器件以降低EMI时,应考虑阻抗的上升。

试图评估和描述D类放大器特性时,为了进行器件选型和评估,即便在实验室环境下,音频设计人员也往往需要进行滤波。即使不用滤波器的最终产品能通过EMC测试,仍然可以通过放大器性能测试来发现问题。许多音频分析仪是专为测量传统音频放大器的THD+N或幅度响应而设计的,当用于测试无滤波D类放大器时往往会出现错误。图5所示电路适合用于测试(正确加载8电阻负载),但需要注意33μH的电感可能引入的非线性将限制了THD测量。气隙元件往往具有最佳的测量结果,但尺寸往往限制其在实际产品中的应用!

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