功率电感:高速单片机硬件关键参数 3 电源完整性PI PI的提出电感企业,源于当不考虑电源的影响下基于布线和器件模型而进行SI分析时所带来的巨大误差,相关概念如下。◆ 电子噪声,指电子线路中某些功率电感元器件产生的随机起伏的电信号。
图3示出D类放大器中输出晶体管和LC滤波器的差分实现。这个H桥具有两个半桥开关电路,它们为滤波器提供相反极性的脉冲,其中滤波器包含两个功率电感器、两个电容器和扬声器。每个半桥包含两个输出晶体管,一个是连接到正电源的高端晶体管MH,另一个是连接到负电源的低端晶体管ML。图3中示出的是高端pMOS晶体管。经常采用高端nMOS晶体管以减小尺寸和电容,但需要一体成型电感打样特殊的栅极驱动方法控制它们贴片电感器生产(见深入阅读资料1)。
全H桥电路通常由单电源(VDD)供电,接地端用于接负电源端(VSS)。对于给定的VDD和VSS,H桥电路的差分方式提供的输出信号是单端方式的两倍,并且输出功率是其四倍。半桥电路可由双极性电源或单极性电源供电,但单电源供电会对DC偏置电压产生潜在的危害,因为只有VDD插件电感生产商/2电压施加到过扬声器,除非加一个隔直电容器。
“激励”的半桥电路电源电压总线可以超过LC滤波器的大电感器电流产生的标称值。在VDD和VSS之间加大的去耦电容器可以限制激励dV/dt的瞬态变化。全桥电路不受总线激励的影响,因为电感器电流从一个半桥流入,从另一个半桥流出,从而使本地电流环路对电源干扰极小。
音频D类放大器设计因素
虽然利用D类放大器的低功耗优点有力推动其音频应用,但是有一些重要问题需要设计工程师考虑,包括:
●输出晶体管尺寸选择
●输出级保护
●音质
●调制方法
●抗电磁干扰( EMI)
● LC滤波器设计
●系统成本
输出晶体管尺寸选择
选择输出晶体管尺寸是为了在宽范围信号调理范围内降低功耗。当传导大的IDS时保证VDS很小,要求输出晶体管的导通电阻(RON)很小(典型值为0.1Ω~0.2Ω)。但这要求大晶体管具有很大的栅极电容(CG)。开关电容栅极驱动电路的功耗为CV2f,其中C是电容,V是充电期间的电压变化,f是开关频率。如果电容或频率太高,这个“开关损耗”就会过大,所以存在实际的上限。因此,晶体管尺寸的选择是传导期间将IDS×VDS损失降至最小与将开关损耗降至最小之间的一个折衷。在高输出功率情况下,功耗和效率主要由传导损耗决定,而在低输出功率情况下,功耗主要由开关损耗决定。功率晶体管制造商试图将其器件的RON×CG减至最小以减少开关应用中的总功耗,从而提供开关频率选择上的灵活性。