D类放大器的基本工作原理和近期发展

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D 类放大器：基本工作原理和近期发展
摘要：D 类放大器的高效特性，使其成为便携式和大功率应用的理想选择。传统的 D 类放 大器需要一个外部低通滤波器，以从脉宽调制信号(PWM)输出波形中提取音频信号。然而， 许多现代 D 类放大器采用先进的调制技术，可使各种应用免去外部滤波器并降低电磁干扰 (EMI)。省掉外部滤波器不仅降低了电路板的空间要求，同时也大幅降低了很多便携式/紧 凑型应用的成本。

引言
大多数音频系统设计工程师都非常清楚， D 类放大器与线性音频放大器(如 A 类、 B 类和 AB 类)相比，在功效上有相当的优势。对于线性放大器(如 AB 类)来说，偏置元件和输出晶体 管的线性工作方式会损耗大量功率。因为 D 类放大器的晶体管只是作为开关使用的，用来 控制流过负载的电流方向， 所以输出级的功耗极低。 D 类放大器的功耗主要来自输出晶体管 导通阻抗、开关损耗和静态电流开销。放大器的功耗主要以热量的形式耗散。D 类放大器对 散热器的要求大为降低，甚至可省掉散热器，因此非常适用于紧凑型大功率应用。 过去，基于 PWM 方式的典型 D 类放大器需要外部滤波元件，会产生 EMI/EMC 兼容性问 题，并且 THD+N 性能较差，因此与线性放大器相比，它的高效优势大为失色。然而，最 新一代的 D 类放大器采用先进的调制和反馈技术，可很好地缓解上述问题。

D 类放大器基础
现代D类放大器使用多种调制器拓扑结构，而最基本的拓扑组合了脉宽调制(PWM)以及三 角波(或锯齿波)振荡器。图 1 给出一个基于PWM的半桥式D类放大器简化框图。它包括一 个脉宽调制器，两个输出MOSFET，和一个用于恢复被放大的音频信号的外部低通滤波器 (LF和CF)。如图所示，