在便携式应用中使用D类放大器降低EMI并保持高效率

D类放大器通常非常高效，使其成为需要长电池寿命和低散热的便携式应用的理想选择。然而，电磁干扰（EMI）是D类开关拓扑通常伴随的问题。主动辐射限制可降低辐射发射并实现“无滤波器”操作，使设计人员能够创建具有低EMI的小型高效便携式应用。

智能手机、平板电脑和便携式扬声器等电池供电消费电子产品的迅速普及推动了对高效音频放大器的需求稳步增长。需要高效音频放大器来延长电池寿命和降低功耗，同时仍保持低电磁干扰 （EMI） 水平。

D类放大器现在广泛用于这些应用，因为它们提供约90%的峰值效率，而典型的AB类放大器的峰值效率为50%。这种增加的效率非常重要，因为它有助于设计人员降低功耗、延长电池寿命、使用更小的外形尺寸和更低的散热。

D 类放大器和电磁干扰

诚然，高效率确实带来了自身的设计挑战。D类音频放大器的开关拓扑会产生EMI，设计人员必须对此进行缓解。EMI产生辐射和传导噪声，这些噪声随着信号电平的增加而增加，并干扰器件中的其他子系统。工程师必须符合美国联邦通信委员会 （FCC） 针对在美国生产和销售的消费类产品的 EMI 标准，世界各地都存在类似的 EMI 规范。

管理 EMI 更具挑战性，因为设备外形尺寸不断缩小。因此，便携式应用的工程师面临着设计成越来越小的外形尺寸的额外压力。有限的空间可能迫使设计人员取消有助于抑制EMI的输出滤波器、外壳和系统级屏蔽。然而，为了节省宝贵的空间而消除这些元件，使得D类放大器引入的EMI更加难以解决。

要了解 D 类音频放大器中如何产生 EMI，有必要了解 D 类架构。D 类放大器使用音频输入信号调制高频三角波形（图 1）。输出为方波，对应于放大的音频信号。扬声器自然包含一个低通滤波器，该滤波器剥离高频载波并恢复原始音频波形。这种方法效果很好，因为D类放大器会不断打开和关闭。因此，与使用AB类放大器的设备相比，使用D类放大器的设备损失的功率要少得多，AB类放大器的输出始终处于部分开启状态。

图1.这个基本半桥D类放大器的简化框图由一个脉宽调制器、两个输出MOSFET和一个低通滤波器（LF和 CF） 从输出方波中恢复放大的音频信号。

然而，方波的边缘会产生高频元件，这些元件很容易被印刷电路板（PCB）走线辐射。这些尖锐的输出转换也会产生过冲，从而引入额外的高频内容，这对EMI性能来说是不理想的。幸运的是，像有源辐射限制（AEL）这样的边沿速率控制技术现在已集成到许多D类放大器中，以管理这些EMI问题并消除对大型输出滤波器的需求。

先进的技术控制 EMI 并节省宝贵的空间

AEL是一种专有的边沿速率控制技术，集成到许多Maxim® D类放大器中。AEL 电路减少了窄带频谱组件，而不会降低音频性能。有关AEL电路的更详细说明，请参见应用笔记3973：“Maxim的有源辐射限制电路揭秘”。

快速输出转换通过最小化输出器件上升和下降时间的损耗来提高效率。然而，这些快速转换也引入了高频内容，对排放性能产生负面影响。借助 AEL，轨到轨输出摆幅可智能控制，以降低输出中不需要的快速开关频率，同时仍保持高效率。图2和图3显示了带AEL的MAX98314 D类放大器与不带AEL的D类放大器的效率和EMI性能（图4和 图5）。AEL 技术可显著降低 EMI 辐射，同时保持高达 93% 的效率。

图2.带AEL的MAX98314 D类放大器的典型音频效率。

图3.带AEL的MAX98314 D类放大器的EMI频谱。AEL 可降低 EMI，并消除了传统 D 类器件中对输出滤波的需求。EMI性能，60cm扬声器电缆，无输出滤波器。

图4.不带 AEL 的 D 类音频放大器的效率。

图5.不带 AEL 的 D 类音频放大器的 EMI 频谱。

结论

AEL 使设计人员能够从 D 类放大器的高效率中受益，而无需担心其开关拓扑产生的 EMI。AEL 技术可降低 EMI，并消除对滤波器和其他 EMI 抑制组件的需求。借助 D 类音频放大器和 AEL，设计人员可以降低 EMI，实现更小的应用，以更少的组件降低成本，并延长当今便携式应用中的电池寿命。

审核编辑：郭婷