D类放大器的多级EMI消减技术

　　多年来，消费类音频工程师一直想使用省电的数字D类放大器来取代耗电的模拟A/B类放大器。但到目前为止，两个问题阻碍了D类放大器的应用：传统D类放大器方案中固有的高频开关产生的EMI高辐射，以及为满足EMI规范而添加过滤和屏蔽措施所带来的高成本。日前，高性能模拟与混合信号IC厂商Silicon laboratories 就针对上述应用瓶颈推出了据称是“业界首颗能有效消减EMI的5瓦特立体声D类放大器”产品--Si270x。

　　目前，除了多个音频放大器细分市场快速增长外，另一个引人注目的趋势则是由A/B类放大器快速转向D类放大器 。来自Databeans的数据显示，2010年D类放大器市场预计将达到3.47亿美元，今后5年的年复合增长率将达到11%，远远超过音频市场的平均增速。

　　作为Silicon Labs D类放大器系列产品的首个成员，新型Si270x放大器被定义为“改变音频行业游戏规则”的产品，目标市场瞄准那些对价格和噪音敏感的消费类音频产品，包括智能手机扩展设备、桌面收音机、电视机条形音箱和监视器、音响和电池供电的收音机。

　　该公司音频放大器产品总监Rick Beale表示，“多级EMI消减技术”将是确保Si270x取得市场成功的关键因素，其设计理念就是希望从源头上抑制传统D类放大器的干扰，使其更易符合EMI规范、更适用于AM/FM收音机和智能手机。据称，与现存的D类放大器解决方案相比，Si270x在EMI规范频带内将辐射干扰降低了10倍，在FM无线波段内降低了100倍，在AM波段内降低了1000倍。

　　

　　图：Si270x放大器应用电路框图。

　　“我们采用四级方案的EMI消减技术包括：扩展PWM有效抑制宽带开关辐射能量，使其辐射能量不到原有的1/10 ;可调制的无噪声陷波，确保清晰的AM信号接收 ;可调整的开关转换更易满足一致性要求和FM接收 ;以及片上反馈保护，提升音频质量。”Rick补充道。

　　此外，由于传统的D类放大器在900MHz收发频段时会产生大量的EMI辐射，消弱了智能手机和其扩展设备空中(OTA)收发信号质量。而另一方面，目前大多数扩展平台均采用模拟架构，非常容易受到TDMA发射所产生的噪声影响。因此，Si270x放大器此次采用了智能手机友好的全数字架构，不易受辐射噪声的干扰，并增强了OTA的性能和兼容性。

　　为了避免传统D类放大器带来的EMI，音频工程师往往采用低成本但效率低的A/B类放大器，这需要更大、更昂贵的电源供应器及散热片(一些需要9V或12V电池配置)。Si270x放大器使得开发者可以在便携式音频系统中使用更小和更低成本的电源供应器，更少的电池，且不降低性能。Rick进一步解释说，与采用A/B类放大器的系统相比，Si270x可延长2.5倍的播放时间，且仅仅需要一半的电池数量。例如，使用4节AA碱性电池，基于Si270x的消费类音频系统可提供长达8.4小时的播放时间。

　　为了向多种消费类音频产品(如桌面收音机、扩展设备、音响和迷你立体声系统)提供完整的消费类音频平台解决方案，Si270x D类放大器还可与Si473x AM/FM广播调谐器实现无缝连接。据悉， Si473x集成了立体声模拟输入和内部模数转换器，并与无线电调谐器前端复用，支持辅助的模拟音频输入，无需额外的外部ADC。