Maxim有源辐射限制(AEL)电路

摘要：本应用笔记探讨Maxim的第三代D类音频功放技术，能够在消费电子产品中实现“无滤波”工作。确切地说，本文说明了Maxim的新一代、正在申请专利的有源辐射抑制电路，能够在不降低音频性能的情况下把辐射降至最小。

概述

Maxim第二代D类音频功率放大器的特征是利用了独特的、拥有专利的扩谱调制，在较宽频带内展宽频谱分量，从而改善扬声器和电缆辐射EMI。Maxim的第三代D类音频功率放大器采用了相同的扩谱调制技术，并在这项技术的基础上增加了一项新的、正在申请专利的有源辐射抑制电路(AEL)，在不降低音频性能的情况下进一步降低窄带频谱分量。这两项专有技术的有机结合，使得Maxim的D类音频功率放大器(如MAX9705)能够在“无滤波”工作条件下驱动长达24英寸的非屏蔽电缆，并能满足EN55022电磁干扰(EMI)规范的要求。Maxim将AEL电路用于D类放大器，在维持D类放大器高效率的同时，使电磁辐射降至最小。本文对Maxim的这一技术进行了阐述。

Maxim第三代D类放大器技术

Maxim第三代D类放大器的特点是采用了Maxim的扩谱调制技术，并在这项技术的基础上增加了一项新的、正在申请专利的有源辐射抑制电路(AEL)，该电路能进一步降低窄带频谱分量。¹ 在所有可能的瞬变输出情况下，AEL电路能有源控制输出FET的栅极瞬态切换过程，极大降低了EMI辐射。在对放大器效率产生最小影响的情况下，有源辐射抑制电路对每栅极驱动信号的摆率进行控制，使信号满摆以及高开关频率引起的辐射降至最低，其负面影响是可能造成放大器效率略有下。

由于D类放大器的高效率源自输出FET的满摆幅驱动和快速通/断瞬变过程(图1)，对边沿速率的控制会在一定程度上影响D类放大器的效率。


图1. D类放大器输出波形，显示了由于开关信号的边沿速率和晶体管RDS(ON)导致的损失

缩短信号的上升、下降时间可以加快瞬态过程，提高放大器效率。如果增大开关切换时间，放大器的效率将会降低。AEL电路工作时，通过智能化管理输出FET的栅极驱动信号，使得D类放大器在提高电磁辐射抑制的同时能够获得最高效率(图2)。


图2. 有源辐射抑制电路对D类放大器开关信号的摆率进行智能控制，在效率下降很小的前提下有效降低电路的电磁辐射。

MAX9705 D类AEL放大器

MAX9705是一款具有超低EMI的单声道D类放大器，采用了Maxim的第三代D类放大器技术。在使用12英寸非屏蔽双绞线扬声器电缆时，MAX9705能够提供高达90%的效率，完全满足FCC的辐射限制指标，并留有15.8dB的裕量(图3)。特别值得一提的是，在使用24英寸非屏蔽双绞线扬声器电缆时，MAX9705同样符合FCC的要求(图4)。


图3. MAX9705电磁辐射数据(采用MAX9705评估板测试，扩谱调制模式，使用12英寸非屏蔽双绞线扬声器电缆)


图4. MAX9705电磁辐射数据(采用MAX9705评估板测试，扩谱调制模式，使用24英寸非屏蔽双绞线扬声器电缆)

除了优异的EMI性能外，MAX9705 IC还具有0.02%的低THD+N、75dB的高PSRR和0.3µA低功耗关断模式。MAX9705提供10引脚 TDFN (3mm x 3mm x 0.8mm)封装、 10引脚µMAX®和12焊球UCSP™ (1.5mm x 2mm x 0.6mm)封装，如需了解更多信息，请参考MAX9705数据资料。

结论

Maxim的第三代D类放大器的电磁辐射指标可以使D类放大器在消费电子设备中真正做到“无滤波”工作。同时，扩谱调制和有源辐射抑制电路(AEL)减少了外部元件数目，可有效延长电池寿命，在不牺牲效率的前提下，Maxim的第三代D类放大器能够达到AB类放大器的性能。另外，“无滤波”技术提供了更小、更高性价比的解决方案，成为蜂窝电话、MP3、PDA和笔记本电脑等产品的理想选择。