降低EMI有效技术—扩谱调制的应用 - 便携设备中反馈网络和扩谱调制技术的应用

　　5、降低EMI有效技术—扩谱调制的应用

　　免滤波器工作方式的一个缺点就是可能通过扬声器电缆辐射EMI。由于D类放大器的输出波形为高频方波，并具有陡峭的过渡边沿，因此输出频谱会在开关频率及开关频率倍频处包含大量频谱能量。在紧靠器件的位置没有安装外部输出滤波器的话，这些高频能量就会通过扬声器电缆辐射出去。免滤波器D类放大器采用”扩谱调制方案，可帮助缓解可能的EMI问题。

　　扩展频谱模式下，采样时钟频率在规定的范围内逐周期变化，使输出频谱的分布比较平坦，从而改善了经过喇叭或音频线缆的EMI辐射（见图5所示）。采样频率的变化不会破坏音频信号的恢复，也不会降低整体效率。

　　

　　一些D类放大器也可允许接受外部的系统频率同步，来降低或避开敏感的频带。另外，现代D类放大器具有主动幅射限制电路（AEL），AEL电路会在输出瞬变时主动控制输出FET的栅极，避免传统D类放大器中因感性负载的续流所引起的高频幅射，进而降低EMI。

　　例如MAX9705、MX9773两款现代D类放大器除了具有普通的固定频率模式（FFM）、扩展频谱模式（SSM）、外部同步模式及SSM+AEL模式，用户可利用其SYNC引脚设定取样频率。现代D类放大器，加上仿真程序的计算，可计算出各个模式下的EMI特性。扩展频谱模式+主动幅射限制模式下，提供最佳的EMI抑制。

　　通过抖动或随机化D类放大器的开关频率实现扩谱调制。实际开关频率相对于标称开关频率的变化范围可达到土10％。尽管开关波形的各个周期会随机变化，但占空比不受影响，因此输出波形可以保留音频信息。图6显示以MAX9700为例的扩谱调制的效果，是在OUT+或OUT-与地之间宽带（为10KHz）的输出频谱测量效果，即扩谱调制将MAX9700的频谱能量分布在更宽的频带内。扩谱调制有效展宽了输出信号的频谱能量，而不是使频谱能量集中在开关频率及其各次谐波上。换句话说，输出频谱的总能量没有变，只是重新分布在更宽的频带内。这样就降低了输出端的高频能量峰，因而将扬声器电缆辐射EMI的机会降至最少。虽然一些频谱噪声可能由扩谱调制引入音频带宽内，这些噪声可以被反馈环路的噪声整形功能抑制掉。

　　

　　很多现代免滤波器D类放大器还允许开关频率同步至一个外部时钟信号。因此用户可以将放大器开关频率设置到相对不敏感的频率范围内。

　　尽管扩谱调制极大地改善了免滤波器D类放大器的EMI性能，为了满足FCC或CE辐射标准，实际上还是需要对扬声器电缆长度加以限制。如果设备因扬声器电缆过长而没能通过辐射测试，则需要一个外部输出滤波器来衰减输出波形的高频分量。对于许多具有适度扬声器电缆长度的应用来说，在输出端安装磁珠／滤波电容即可满足要求，见图7（a）所示。而图7（b）为省掉价格昂贵的电感而用磁珠／滤波电容使EMI受限的特性曲线。

　　

　　6、结语

　　当前，有多种D类放大器可供选用，以满足各类应用需求。这当中包括低功耗便携式设备（如蜂窝电话和笔记本电脑）以及大功率设备（如车载音响系统或平板显示器），对于前者来说，电池寿命、电路板空间和EMI兼容性往往至关重要；而后者则要求最大限度降低散热需求和发热量。