D類音效功率放大器開發經驗談

jiming

你有做這方面開發？你最熟悉哪一家的解決方案？來交流點經驗談吧？:o
: q1 h& E! {2 l
# O4 @7 J3 Q  Z3 y" @) t' ~4 gD類音效功率放大器近年來快速走紅，主要原因當然是由於手持式應用的發達，手持式裝置一來電路配置空間有限、二來電池電容量也有限，為了達到電路的空間精省性，同時也為了達到低功耗的要求，因而非使用D類放大不可。

不過很明顯的，D類音效放大器的幾個大取捨項為：體積、功率、音質、省電，所以組件業者也都強調此四者的特性表現，對應用設計者而言也一樣以此四者為主要看待，當然！除此之外組件的供貨價格、供貨時間與數量等也會一併考慮。後有附圖...
, T. W$ p! Y0 u) d% L6 v/ o: D3 V: I
美國國家半導體（NS）：LM48510
美國德州儀器（TI）：TPA3120D2
日本羅姆（ROHM）：BU7839GVW

xiaoyao0401

期待看完附件後能對classd有更進一步的認識
/ y3 u" W% e! L: @6 O, W( D

江順均@FB

多謝各位大大的分享 已了解許多
3 J& |1 j. S* A; i

engineer

TI實在厲害，許多類比IC的設計都堪稱經典。

DerrickLin

我只有評估過 TI 一家而已，但是評估完後就已經覺得非常驚人了，因為不用像以前那樣用大電感來濾波，這樣下去 ClassAB 根本沒有生存空間。

engineer

TI的龍頭地位短期內應該無法被取代。

innoing123

市場對車載 eCall 系統的需求正在不斷提升，在發生碰撞事故時，eCall 系統可自動與最近的急救中心通訊，向其傳達車輛位置資訊，可縮短緊急反應時間，挽救生命。eCall 系統需要在只使用備用電池電源的情況下，保持長期可靠的自動運行。系統設計人員可充分發揮 TAS5421-Q1 高達 90% 的效率以及低靜態電流優勢滿足這一需求。

! u9 [' V/ Q$ p' r9 ~/ aTAS5421-Q1 的主要特性與優勢
8 _8 p  D' }6 E1 J4 Y9 d•        最高整合度：整合 40-V 負載突降與過溫保護功能，可避免D 類放大器因為負載突降等惡劣汽車條件造成損壞；
•        高效率與低靜態電流：無需使用額外電池單元，與獨立解決方案相比，可降低整體系統成本，縮小空間，減輕重量；
& {6 S' Q9 I. A( e" w: y•        整合 I2C 診斷：採用全面汽車級診斷功能取代獨立式解決方案，可降低成本與系統複雜性，縮短開發時間，確保可靠性。
7 Y" b% @! F- r. |- \1 E
汽車 eCall 參考設計
' }* [/ ]' V4 Y0 s客戶可充分利用完整的汽車 eCall 參考設計加速 eCall 系統設計時程，其中包括 TI 符合 AEC-Q100 標準的類比積體電路。TI Designs 參考設計資料庫包含全面的材料清單、原理圖、測試資料與設計檔，可實現 eCall 系統的快速設計。
       
) b$ Q. H' W: S供貨情況、封裝與售價
TAS5421-Q1 現已開始供貨，採用支援 PowerPAD 封裝的 16 接腳 HTSSOP 封裝，建議售價為每一千單位 1.74 美元。

innoing123

德州儀器推出首款針對 eCall、儀表板及車載資訊系統的全面整合型單聲道 D 類音訊放大器
8 Q: E( m# |8 D整合型診斷及負載突降保護功能不僅提供高可靠性亦可簡化設計
+ x' a4 x9 \( |) K
* t8 }& r# @/ M  O
  ^) u0 m6 q/ j: q(台北訊，2014年9月1日)   德州儀器 (TI) 宣佈推出業界首款汽車 D 類音訊放大器，其在單一裝置上整合負載突降保護與診斷功能，適用於緊急撥號 (eCall) 與儀表板系統。設計人員使用該單聲道類比差動輸入 TAS5421-Q1，不僅可取消多個獨立式元件，簡化汽車等級的診斷設計，還可延長電池備用電源的使用時間。

mister_liu

TAS5760xx 的主要特性與優勢：
        最高中級功率效能：業界最佳的 THD+N、串音干擾以及空閒雜訊效能，加上可提供 80 dB 優異電源抑制比 (PSRR) 的閉迴路架構，放大器即便在電池輸出波動時，也可保持常量功率。此外，對於可擕式基座與藍牙揚聲器等供電位準可變的系統而言，還可使用較低成本的電源設計系統；
* u3 F3 ^6 V! X        最佳散熱效能：120 mOhm 的業界最低 RDS(on) 可為現今在高環境溫度下運作的消費性音訊產品提供優異的散熱效能；
        降低 BOM 成本，縮小解決方案尺寸：達 1.2 MHz 的高開關頻率不僅可降低電磁干擾 (EMI)，還可透過使用更小的輸出濾波器降低 BOM 成本，縮小整體解決方案尺寸；
& A5 i8 M6 M8 c( J, K9 h+ i        最廣泛的供電範圍：支援從 4.5V 到 26.4V 的廣泛電壓，有助於電池與 AC 線路運作以充分滿足大多數中級功率應用需求；
        設計彈性：透過軟體 (I2C) 與硬體（GPIO 接腳）控制模式提供的高彈性配置選項支援多通道系統設計。各種放大器能夠與 PCM1808 雙聲道類比數位轉換器 (ADC) 結合，實現 99dB 的訊號雜訊比 (SNR)，進而建立高效能音訊訊號鏈。

工具與支援
2 {# h, G* |4 q% \9 N" d現可立即訂購 TAS5760xxEVM。該評估模組包含簡單易用的 ControlConsole 圖形開發套件，可簡化音訊產品的評估、配置與除錯。ControlConsole 圖形化使用者介面 (GUI) 支援所有 TAS5760xx 雙聲道放大器功能的快速評估，可縮短產品開發時間。此外，IBIS 模型還可用於驗證電路板訊號完整性的需求。

& Y4 M5 Z' z2 X# \5 N7 Z9 cTI E2E™ 社群的音訊論壇可為工程師提供強大的技術支援，在這裡可向 TI 專家諮詢相關問題。
& O6 a% s/ F/ |0 r; ~& e       
供貨情況與價格
各種採用 12 mm × 8 mm、48 接腳 TSSOP 封裝的最新閉迴路 I2S 放大器現已開始供貨：
        TAS5760MD：整合耳機，最大電源電壓為 26.4V；售價3.09美元；
        TAS5760M：無耳機，最大電源電壓為 26.4V；售價2.79美元；
+ z9 f  Y2 d  f$ ]7 h2 n6 r/ t$ k        TAS5760LD：整合耳機，最大電源電壓為 16.5 V；售價 2.89美元；
        TAS5760L：無耳機，最大電源電壓為 16.5 V；售價 2.59美元。

mister_liu

德州儀器高整合性 20W 雙聲道揚聲器放大器 為中級功率音訊應用降低材料清單成本
: z$ w6 B: B) V0 n% h0 `7 _  a
4 ^. F( T/ [( L, V7 r9 y9 l
(台北訊，2013 年 10 月 9 日)  德州儀器 (TI) 宣佈推出四數位輸入閉迴路 I2S 放大器系列，充分滿足電視、條形音箱、可擕式基座、藍牙 (Bluetooth®) 揚聲器以及汽車售後市場音訊產品等中級功率音訊應用需求。該 TAS5760xx 元件提供高開關頻率，有助於設計人員透過使用更小的輸出濾波器元件縮小整體解決方案尺寸，降低材料清單成本 (BOM) 。其不僅可在無散熱器的情況下支援每通道 20W 的持續功率，還可實現業界最佳效能規範，包括 1 W 0.03% 的 THD+N、-92dB 的串音干擾以及 66uV 的空閒通道雜訊。

- a) E7 o2 A% ^" g; a. QTAS5760xx 提供 4 款接腳相容型 48 接腳版本，其中 TAS5760MD 與 TAS5760LD 提供耳機放大器／線路驅動器，而 TAS5760M 與 TAS5760L 則為非耳機版本。對於需要更小尺寸的客戶而言，TI同時提供 9mm x 6mm、32 接腳封裝版本的TAS5760M 與 TAS5760L。

globe0968

TPA3116D2
•        TPA3116D2EVM 評估模組：www.ti.com/tpa3116d2evm-pr；
•        TPA3116D2 SPICE 模型：www.ti.com/tpa3116d2spice-pr。

TPA3118D2
. q0 |  I; V! z: s1 I•        TPA3118D2EVM 評估模組：www.ti.com/tpa3118d2evm-pr；
0 `) V4 n( \2 \; K•        TPA3118D2 SPICE 模型：www.ti.com/tpa3118d2spice-pr。

' `0 j" T; o! u+ PTPA3130D2
•        TPA3130D2EVM 評估模組：www.ti.com/tpa3130d2evm-pr。
•        TPA3130D2 SPICE 模型：www.ti.com/tpa3130d2spice-pr。
       
供貨與價格
採用 10 mm x 6 mm 32 接腳 HTSSOP 封裝的 TPA3116D2、TPA3118D2 與 TPA3130D2 現已開始供貨，TPA3116D2 每千顆單位建議售價為 1.8 美元，TPA3118D2 每千顆單位建議售價為1.65美元，TPA3130D2 每千顆單位建議售價為 1.3 美元。
- K! ?/ e( A2 K2 J; ^$ m
+ _: V1 N8 F8 C' d( }高品質音訊處理的完整訊號鏈
+ \) c; O6 I. C' Z  }9 x0 f設計人員可使用 TI PCM510x 系列音訊解碼器 (audio codecs) 處理數位輸入音訊，再使用 TPA3116D2、TPA3118D2 及 TPA3130D2。PCM510x 系列具有超低帶外 (out-of-band)雜訊與抖動抑制 (jitter suppression)，支援軟體靜音 (soft mute) 與類比靜音 (analog mute)的零雜音 (zero pop) 架構。

globe0968

德州儀器 D 類音訊放大器供電範圍與切換速率領先業界 以極低功耗實現高品質音訊效能

8 w4 c& m  P4 Q(台北訊，2012 年 7 月 3 日)    德州儀器 (TI) 宣佈推出三款類比輸入 D 類立體聲放大器，可充分滿足音箱 (soundbar) 、改裝 (after-market) 汽車解決方案、可攜式音訊基座 (audio docks) 及液晶電視 (LCD TV) 等應用。該 TPA3116D2、TPA3118D2 及 TPA3130D2 提供業界最高的可程式設計切換速率與最寬泛的供電範圍，實現高品質、高效率音訊輸出。這些元件接腳及軟體皆相容，並可支援單層印刷電路板 (PCB) 設計，設計人員可透過重複使用單一配置至其他設計方案，以節省成本。
7 ^0 Z1 `5 p* F- F! W
TPA3116D2、TPA3118D2 以及 TPA3130D2 主要特性與優勢：
•        業界最寬泛電源電壓範圍4.5 V 至 26 V，可在同一塊電路板上同時實現線路供電與電池供電，延長音箱 (soundbar) 與可攜式音訊基座 (audio docks) 電池壽命；
3 H" b8 _5 U8 W) A% t- j6 f, F5 ]2 A3 X•        高效散熱FET無需散熱片即可實現 30 W x 2 運作。TPA3116D2 在 50 W x 2 運作條件下，只需單一散熱片；
•        業界最高可程式設計切換速率400 KHz 至 1.2 MHz，支援無濾波器電感運作 (inductor filter-free operation) 及干擾消除功能，實現無失真的清晰音訊；
•        閉迴路設計提供優異的供電抑制比 (PSRR) 與慢速波形切換邊緣速率 (slower edge rates for waveform switching) ，可減少電磁干擾 (EMI) ；
•        業界最佳30 -W x 2  120 mΩ RDS(on) ，比同類產品低 20%，能在運作時降低阻抗並提高效率。
2 V1 [4 H0 L. r* `- Q- s0 p
工具與支援
: U  m2 ~6 q4 HTPA3116D2、TPA3118D2 及 TPA3130D2 評估模組與 SPICE 模型，現已開始提供，可幫助設計人員輕鬆評估系統效能，快速地將放大器整合至產品設計。評估模組每套建議售價為149美元，詳細資訊請參見以下網頁：

mister_liu

新產品結合了先進的音頻控制器IC與MOSFET，全面優化音頻效能，從而改善效率、總諧波失真和電磁干擾，IR43xxM系列因而能夠在單一或分支電源寬廣的供電範圍下運行，毋須使用機械式散熱片。高壓額定值及噪聲免疫能力確保元件在各種環境下都可以順暢運作。

IR亞太區銷售副總裁潘大偉表示：「IR現有的D類解決方案成效顯著，不僅提供與AB類放大器同等的音頻效能，而且能夠提高效率和減少尺寸。全新的PowIRaudio模組作出高度整合，讓客戶迅速及輕易設計出高效D類音頻系統。」
: h/ ], R5 P/ E
  ^  d6 U/ a$ D7 S" w單通道的IR4301M及雙通道的IR4302M使設計師可在各種通道配置內靈活安裝立體聲放大器與採用多通道設計，大開方便之門。新元件分別採用5×6 mm及7×7 mm封裝，有助彰顯使用較小D類拓樸尺寸的效益。
6 M# |  m7 `6 Q3 T
* `  K9 a7 p. v+ t5 N1 H0 {產品現正接受批量訂單。全新元件符合第二級濕度敏感度業界標準(MSL2) 及電子產品有害物質限制指令(RoHS)。

8 ~/ m+ \7 n7 ?1 D0 }7 t* {這些元件的其他主要功能包括過流保護、過溫關閉、內/外部關閉和浮動差動輸入。IR4302M亦配備削波偵測功能。此外，IR還提供一系列參考設計，進一步簡化採用這些元件的系統設計。

mister_liu

IR精密PowIRaudio模組有助減少元件數量 縮減印刷電路板尺寸高達七成 並簡化D類放大器設計
- ?" Q+ [, j5 t3 S7 ^7 f

全球功率半導體和管理方案領導廠商– 國際整流器公司(International Rectifier，簡稱IR) 推出PowIRaudio整合式功率模組系列，適用於高效能家庭影院系統及車用音頻放大器。全新元件把脈衝寬度調變控制器與兩個數位音頻功率MOSFET整合到單一封裝，提供高效精密的解決方案，有助減少元件數量、縮減高達70%的印刷電路板尺寸，且能簡化D類放大器設計。

globe0968

安森美半導體信號及介面產品行銷經理Josh Warner說：「平板電視市場競爭激烈，製造商須和對手區別出來。像NCS8353這樣高整合度、多功能放大器元件可使電視設計更有流線型，為開發團隊提供更高的彈性，也能確保系統更安全，免受短路或極端溫度影響。」
: i2 y1 X  c! a: m) m' B. N
此元件支持4種可選增益範圍：20分貝(dB)、26 dB、32 dB及36 dB。可以使用兩個外部位元組來設定整合數位功率限制器，從而提供特定輸出功率(10 W、12 W、15 W或20 W)。這就保護電視揚聲器免受高幅度輸入尖峰影響。關閉功能將放大器消耗的靜態電流降低至典型值100微安(µA)，同時靜音功能確保音訊源切換期間輸出端沒有音訊。

/ ?# d, Z/ r$ \0 h( A+ W為了在較低輸出功率時音訊工作能不間斷，如果內部溫度上升至高於150℃的結點閾值溫度，元件的內部增益便會緩慢下降。結合增益減少及內部功率耗散功能，即可穩定最高結點溫度在約140℃。如果結點溫度上升到高於160℃，輸出段會完全關閉。一旦元件結點溫度冷卻取低於130℃，此功率段就會重新啟用。

% b; |( ~( j+ X) s如果檢測到短路事件，元件的輸出段會完全關閉，內部計數器會被啟動。100毫秒(ms)時間過後，輸出段會嘗試重新啟動，周而復始，直至消除短路。  
) b9 E/ n$ i7 `6 X' z9 C% e6 l
NCS8353採用緊湊的5 mm x 5 mm無鉛32個腳 QFN封裝，每10,000片批量的單價為0.78美元。

globe0968

安森美半導體推出帶數位功率限制及可選擇增益功能的平板電視用D類音訊放大器 自動恢復機制解決短路及過熱狀況
& e% k& O! a% q2 O) f. h
$ F) y" ~5 B( o: |9 D$ X! {( I7 n2 o
/ q2 ?1 U6 [' S2011年8月4日 – 應用於高能效電子產品的首要高性能矽方案供應商安森美半導體(ON Semiconductor，美國納斯達克上市代號：ONNN)推出NCS8353 身歷聲音訊放大器，這是一款D類放大器，具有高能效水準(>87%)，使系統設計中無需散熱片。  

3 X$ g. l/ V6 C: _0 u1 j" ^. H此元件針對平板電視市場，它能夠採用電視系統現有的24伏(V)背光電壓輸入端供電，能為8歐姆(Ω)橋接負載(BTL)提供每通道達20瓦(W)的連續輸出功率。
! B' k7 A2 }) [! G7 \0 S
D類架構中採用的脈寬調變(PWM)技術使用揚聲器作為電感電容(LC)濾波器，令某些情況下能以無濾波器作業。這就顯著降低物料清單(BOM)成本，因為可以省去常用於防電磁波干擾(EMI)的額外元件。

mister_liu

FAB1200 和 FAB2200可攜式音訊IC能夠使手機、平板電腦/ MID和其他可攜式音訊應用產品的音質更響亮清晰，同時降低整體系統成本，同時儘量減低對電池運行時間的影響。

FAB2200採用25焊點、0.4mm間距、WLCSP封裝供貨，適用於手機、筆記型電腦和平板電腦。
+ T- T3 W( A/ ?" i: B
& C  |: M+ _- N1 p) h) J8 ~, _快捷半導體是可攜式技術的領先廠商，提供豐富的客製化類比和電源IP產品系列，以滿足特定的設計需求。利用將先進的電路技術整合在微型封裝中，快捷半導體為可攜式產品用戶提供了重要的優勢，同時能夠減小設計的尺寸、成本和功耗。快捷半導體的可攜式IP已獲現今大部分手機採用。

價格(訂購1,000個):
. O+ }% G7 j& t) X+ nFAB1200的單價為0.36美元
FAB2200的單價為0.57美元
4 \, o3 o2 a' V0 N8 r9 M供貨：現已提供樣品
交貨期：收到訂單後8至10週

mister_liu

FAB1200的特性是帶有能夠產生負電源電壓的充電泵浦，可讓聽筒以接地中心(ground-centered) 的輸出且無需電容器，可以省去多達兩個外部電容器。元件使用一個整合式感應降壓調節器來直接連接電池，同時以輸出訊號電壓準位為基礎，調節兩個不同電壓準位之間的供電電壓，從而降低功耗。特性能夠有效降低系統成本和延長電池使用時間，同時維持高品質音訊。

; Y7 Z( B7 D6 r, ~7 {& v該元件採用16焊點、0.4mm間距、1.56mm x 1.56mm WLCSP封裝，提供出色的音質，能夠使聽筒音色更響亮，適用於手機聽筒、平板電腦/ MID、MP3和可攜式媒體播放器。
* T4 @! I- d8 r' ]6 X
FAB2200是結合一個無電容器身歷聲Class-G耳機放大器和一個Class-D揚聲器放大器的音訊子系統。這一解決方案採用專有的整合式充電泵浦產生多個供電軌，以提供接地中心(ground-centered)的Class-G聽筒輸出。相比Class-AB設計導入方案，新產品能夠大大降低功耗，同時提供高電源抑制比率。
" B; |* L' X  N; k# ?' i/ M# o
無濾波器Class-D放大器可以直接連接至一個揚聲器，省去兩個外部濾波器網路，從而降低整體系統成本。該元件還具有自動增益控制(Automatic Gain Control, AGC)功能，可以限制揚聲器的最大輸出電壓以保護揚聲器，防止出現失真。它還可在電池電壓下降時以動態方式限制幅度。

mister_liu

幫助音訊設計人員平衡音訊功率和電池壽命  帶來更響亮清晰的音色和更長的電池使用時間


" s8 Q% F5 \: p3 l& q智慧型手機、平板電腦/多媒體上網設備(MID)和可攜式媒體播放器等行動產品的設計人員，都面對要使產品中的小型揚聲器提供更響亮清晰的音色，同時儘量減小對電池壽命之影響的挑戰。

為了因應這一挑戰，全球領先的高性能電源和可攜式產品供應商快捷半導體公司 (Fairchild Semiconductor)開發出帶有整合降壓轉換器的FAB1200身歷聲Class-G接地參考(ground-referenced)耳機放大器，以及帶有身歷聲Class-G耳機放大器和1.2W Class-D單聲道揚聲器放大器的FAB2200音訊子系統。

globe0968

7 y. h* C; I; C+ g6 v' W
' R: Z) z% P9 ]  L: ]全球功率半導體和管理方案領導廠商 – 國際整流器公司  (International Rectifier，簡稱IR) 推出IRS2052M 2-通道D類音頻IC，適用於高性能的家庭影院系統和汽車音頻放大器。
) _8 P. p7 \  t8 ]
新200V元件把兩個通道結合到單一IC，其功能包括可選死區時間、可編程雙向過電流保護和整合式時脈振盪器，以及無噪聲 (click-less) 啟動及關閉。
5 M# e  h  Z5 {# O  a
, w- K0 x4 H6 r* kIR 亞太區銷售副總裁潘大偉表示：「IR早已證明了其單一通道IRS2092 (S) 、3-通道IRS2053M和4-通道IRS2093M D類音頻放大器，能夠提供等同AB類放大器的音質，還增加了更高效率及尺寸更小的優點。新的IRS2052M通過把兩個通道結合到一個IC，讓設計師可以更靈活方便利用2.1通道、5.1通道或6通道配置，來建構流行的立體聲放大器和多通道設計。」
* L/ W" ?& p( D3 L  Q. Y
IRS2052M已為IR龐大的數位音頻MOSFET陣營進行優化，針對由50W到300W的輸出功率，從而減少元件數量和PCB空間，以及改善性能、效率、THD和EMI表現。