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电感电流对功放的频响等指标的影响

芯片应用 来源:芯片应用 作者:ACME-Peter 2022-07-15 09:18 次阅读

之前的文章写过电感选型对功放的频响等指标的影响,这里重点量化下大功率下电感电流

从过程上看,先看启动电流,电感饱和电流能否扛过? 再看喇叭电流(喇叭电流取决于声学工程师对声音峰值电流的追求)+电感纹波电流。‘喇叭电流+电感纹波电流’都小于该电感的饱和电流且留有至少25%以上的余量,则是比较稳定可靠的电感选型方案。

电感电流的测量方法:

pYYBAGLQwKWAJgpLAACrh6q2u7g488.jpg

poYBAGLQwLyAUs8UAAD2djExQpg625.jpg

示波器电流探头在滤波电容前面测试流过电感的电流

流过电感的电流等效为流过芯片MOS的电流

测试过程中需要把电感翘起来,电感的另一头用粗的导线焊接到焊盘上,电流探头夹住导线。

上电启动电流波形:

D类功放通过PWM调制(音频信号调制在较高的PWM频率上). 以常规的PWM调制为例,单边输出共模电压为PVDD/2(即输出占空比为50%)为例。

poYBAGLQwNiAe_N3AAIAsMKOZcQ877.jpg

绿色波形 为流过电感电流,黄色波形 为音频功放输出PWM。

功放的供电电压PVDD=24V,输出LC (电感为10uH,电容为0.68uF)启动共模电压建立瞬间,震荡电流到3.2A左右。

上电启动峰值电流 Ipstart =PVDD * Duty *((C/L)^0.5)*SIN(0.5*pi) (此处Duty为无输入信号时的PWM输出Duty)

poYBAGLQwPCALZBNAADLpNB3etE395.jpg

总结:

1)对于电感选型来说,第一关就是要避免上电电流过大导致无法启动(上电就触发过流保护)。

2) 很多情况,输出的喇叭线上电流可能很小,不到2A,但是由于电感感值选得太小,会出现启动共模电压的建立过程就超过2.5A的情况。

输出纹波电流:

D类功放通过PWM调制(音频信号调制在较高的PWM频率上). 以常规的PWM调制为例,当输出共模稳定后, 电感纹波基本稳定。

pYYBAGLQwROAY4T-AAHu26yNXfs776.jpg

绿色波形 为流过电感电流,黄色波形 为音频功放输出PWM;

功放的供电电压PVDD=24V,输出LC (电感为10uH,电容为0.68uF),开关频率为480kHz。

开关频率越高,纹波电流越小;电感越大,纹波电流越小。一般为了降低音频功放自身的switching loss, 推荐开关频率采用480kHz,因此一般建议电感在大于12V的情况下,电感不要低于10uH。

poYBAGLQwSeAfW2kAADnYY8u2Zo126.jpg

总结:

1)对于电感选型来说,扛过第一关启动电流后,接下来要考虑的是流过喇叭线的最大电流叠加纹波电流。

喇叭电流叠加电感纹波电流

poYBAGLQwUWAXRqPAAIKQdgJAkw640.jpg

上图是一个电感纹波电流叠加喇叭电流的例子。

以一个直流电阻为R 的喇叭为例子(这里不考虑喇叭在不同频点的阻抗不一样,假定所有频点都是4ohm;另外也暂不考虑功放的RdsON和电感和导线的DCR),功放侧对功率不做限制的话,这样最大的喇叭电流为 PVDD/R。

PVDD=19V,Load=4ohm,LC filter=10uH+0.68uF,开关频率为 480kHz,调制方式为HighPerformance Mode, 那么流过电感的电流最大可能为 5.29A.

通过这篇文章,总结了功放的电感电流,工程师选择电感时,电感电流一定要作为一个重点指标,电感电流不但影响指标,还影响功放的稳定性和寿命。

另外在材料上,一体成型和磁封胶对功放性能也有影响,ACM8625为例,相同配置下,只是更换饱和电流差不多,不同材质的电感对比THD+N的对比:

pYYBAGLQwWGATM2PAADUhgM5Byw222.jpg

黄色的是一体成型的,蓝色是磁封胶。

电感是功放系统的重要组成,希望这篇文章能帮助到你,如果帮助到了你,感谢转发给你的朋友,希望也能帮助到他。

审核编辑:刘清

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
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原文标题:功放输出电感选型以及对性能的影响

文章出处:【微信号:gh_4cd31d714d67,微信公众号:芯片应用】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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