之前的文章寫過電感選型對功放的頻響等指標的影響,這里重點量化下大功率下電感電流。
從過程上看,先看啟動電流,電感飽和電流能否扛過? 再看喇叭電流(喇叭電流取決于聲學工程師對聲音峰值電流的追求)+電感紋波電流!入娏+電感紋波電流’ 都小于該電感的飽和電流且留有至少25%以上的余量,則是比較穩定可靠的電感選型方案。
電感電流的測量方法:
用示波器電流探頭在濾波電容前面測試流過電感的電流
流過電感的電流等效為流過芯片MOS的電流
測試過程中需要把電感翹起來,電感的另一頭用粗的導線焊接到焊盤上,電流探頭夾住導線。
上電啟動電流波形:
D類功放通過PWM調制(音頻信號調制在較高的PWM頻率上). 以常規的PWM調制為例, 單邊輸出共模電壓為PVDD/2(即輸出占空比為50%)為例。
綠色波形 為流過電感電流, 黃色波形 為音頻功放輸出PWM。
功放的供電電壓PVDD=24V,輸出LC (電感為10uH, 電容為0.68uF)啟動共模電壓建立瞬間,震蕩電流到3.2A左右。
上電啟動峰值電流 Ipstart =PVDD * Duty *((C/L)^0.5)*SIN(0.5*pi) (此處Duty為無輸入信號時的PWM輸出Duty)
總結:
1) 對于電感選型來說,第一關就是要避免上電電流過大導致無法啟動(上電就觸發過流保護)。
2) 很多情況,輸出的喇叭線上電流可能很小,不到2A,但是由于電感感值選得太小,會出現啟動共模電壓的建立過程就超過2.5A的情況。
輸出紋波電流:
D類功放通過PWM調制(音頻信號調制在較高的PWM頻率上). 以常規的PWM調制為例, 當輸出共模穩定后, 電感紋波基本穩定。
綠色波形 為流過電感電流, 黃色波形 為音頻功放輸出PWM;
功放的供電電壓PVDD=24V,輸出LC (電感為10uH, 電容為0.68uF),開關頻率為480kHz。
開關頻率越高,紋波電流越;電感越大,紋波電流越小。一般為了降低音頻功放自身的switching loss, 推薦開關頻率采用480kHz, 因此一般建議電感在大于12V的情況下,電感不要低于10uH。
總結:
1) 對于電感選型來說,扛過第一關啟動電流后,接下來要考慮的是流過喇叭線的最大電流疊加紋波電流。
喇叭電流疊加電感紋波電流
上圖是一個電感紋波電流疊加喇叭電流的例子。
以一個直流電阻為R 的喇叭為例子(這里不考慮喇叭在不同頻點的阻抗不一樣,假定所有頻點都是4ohm;另外也暫不考慮功放的RdsON和電感和導線的DCR),功放側對功率不做限制的話, 這樣最大的喇叭電流為 PVDD/R。
PVDD=19V, Load=4ohm,LC filter=10uH+0.68uF,開關頻率為 480kHz, 調制方式為High Performance Mode, 那么流過電感的電流最大可能為 5.29A.
通過這篇文章,總結了功放的電感電流,工程師選擇電感時,電感電流一定要作為一個重點指標,電感電流不但影響指標,還影響功放的穩定性和壽命。
另外在材料上,一體成型和磁封膠對功放性能也有影響,ACM8625為例,相同配置下,只是更換飽和電流差不多,不同材質的電感對比THD+N的對比:
黃色的是一體成型的,藍色是磁封膠。
電感是功放系統的重要組成,希望這篇文章能幫助到你,如果幫助到了你,感謝轉發給你的朋友,希望也能幫助到他。 |