為何要在汽車(chē)信息娛樂(lè )系統中使用D類(lèi)音頻放大器

您是否了解所有融入當今新車(chē)的最新技術(shù)？這些技術(shù)振奮人心，其中一些技術(shù)甚至應用于入門(mén)級和經(jīng)濟型車(chē)輛中：

·自動(dòng)制動(dòng)汽車(chē)的帶緊急制動(dòng)系統的前向碰撞警告可避免前方汽車(chē)突然停止時(shí)發(fā)生追尾事故。

·可自動(dòng)將汽車(chē)完美送回縱列式停車(chē)位的高級駐車(chē)引導系統。

·車(chē)道保持輔助技術(shù)可讓您的座椅振動(dòng)，提醒您正通過(guò)車(chē)道漂移；它甚至可自動(dòng)控制駕駛，以確保您的汽車(chē)保持在白線(xiàn)內。

新的信息娛樂(lè )系統（圖1）處理目前車(chē)輛內的導航、音樂(lè )、廣播和流媒體服務(wù)?？蛻?hù)主要購買(mǎi)的是中檔或入門(mén)級汽車(chē)，他們自然而然地期望信息娛樂(lè )系統能和我們的智能手機和平板電腦一樣擁有大型液晶顯示屏（LCD）觸摸屏。他們還期望汽車(chē)能夠支持藍牙?和/或Wi-Fi?，以便他們可播放音樂(lè )、播客或新聞。

圖 1：汽車(chē)信息娛樂(lè )系統

本文中，我將討論新汽車(chē)信息娛樂(lè )系統中音頻放大器的幾個(gè)關(guān)鍵設計考慮因素。

尺寸

一些高級功能需要他們自有專(zhuān)用的處理器和傳感器。而這些處理器和傳感器通常位于儀表板后面的獨立電子控制單元（ECU）箱中。儀表板背后的空間極其有限，因此一級ECU供應商始終在尋找縮小這些ECU箱占地面積的方法，包括信息娛樂(lè )系統音響主體單元（無(wú)線(xiàn)電和音頻放大器所在的位置）的尺寸，以便為高級功能留有更多空間。

熱

添加新功能需要越來(lái)越多的處理能力。性能更強的片上系統（SoC）處理器運行速度更快，通常消耗更多功率且產(chǎn)生更多熱量。同樣地，信息娛樂(lè )系統中較大的LCD觸摸屏也會(huì )受到信息娛樂(lè )系統音響主機單元箱內部產(chǎn)生的熱量的影響。因此，一級ECU供應商正在尋找降低信息娛樂(lè )系統音響主機單元內部總熱負荷的方法。

一級ECU供應商一直在信息娛樂(lè )系統音響主機單元內使用AB類(lèi)音頻放大器。但AB類(lèi)放大器的效率明顯低于新型D類(lèi)放大器設計（見(jiàn)圖2）。這很重要，因為汽車(chē)的音頻放大器是音響主機單元內的第二大發(fā)熱源，緊隨SoC之后。音響主機單元箱內產(chǎn)生的更多熱量意味著(zhù)設計人員需要包含更大的無(wú)源輻射散熱器或機械風(fēng)扇。這兩種選擇都加劇了減少整體解決方案尺寸的目標。

圖 2：AB類(lèi)與D類(lèi)效率

德州儀器將在2018年的消費電子展（CES）上展示業(yè)界首款2.1MHz高開(kāi)關(guān)頻率D類(lèi)模擬輸入汽車(chē)音頻放大器。我們設計了TPA6404-Q1，以完美解決與信息娛樂(lè )系統音響主機單元尺寸和熱負荷相關(guān)的問(wèn)題。

D類(lèi)放大器通常在~400kHz時(shí)啟動(dòng)和關(guān)閉放大器。TPA6404-Q1D類(lèi)放大器設計中更高的2.1MHz開(kāi)關(guān)頻率顯著(zhù)降低輸出濾波器的電感值。如圖3所示，使用較新的3.3μH金屬合金型電感器的2.1MHz設計（與400kHz放大器所需的更大的10μH/8.2μH電感值截然相反）可讓用于四通道解決方案的所有八個(gè)電感器剛好放入與僅一個(gè)電感值為8.2μH的電感器相同的占位面積。

圖 3：電感器尺寸比較

TPA6404-Q1的另一個(gè)關(guān)鍵特性是有助于實(shí)現小型四通道放大器解決方案尺寸的其“流通式”音頻信號設計。圖4展示模擬輸入信號如何進(jìn)入芯片一側的放大器器件；然后，音頻信號的放大發(fā)生在器件的相反側，其中信號流入外部輸出濾波器。

圖 4：TPA6404-Q1的流通式設計

將金屬合金3.3μH電感器與流通式設計相結合，可實(shí)現業(yè)界最小的四通道汽車(chē)D類(lèi)放大器尺寸。圖5展示尺寸僅為4.5cm2的TPA6404-Q1完整解決方案（包括放大器和所有必需的無(wú)源組件）。

圖 5：四通道D類(lèi)放大器解決方案尺寸

若您需要專(zhuān)注于減少整體解決方案尺寸以及入門(mén)級信息娛樂(lè )系統音響主機系統產(chǎn)生的熱量，那么請您了解有關(guān)TTPA6404-Q1 2.1-MHz D類(lèi)放大器如何能夠提供更多幫助的更多詳細信息。為啟動(dòng)設計，您還可使用TPA6404-Q1評估模塊（EVM）以及原理圖、設計文件和布局指南縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。