数字功放用电感的发展及设计案例

只看该作者 · 2022-2-16 09:20

本帖最后由 CODACA科达嘉于 2022-3-10 08:32 编辑

前言

数字功放具有失真小、噪音低、动态范围大等特点、在音质的冷暖度、解析力、低频的震撼力度方面是传统功放不可比拟的。

数字功放用电感发展

数字功放电感又称为D类功放电感，主要应用于数字功放电路输出端滤波，满足高音质、低失真的设计需求。在功放领域，早期是采用开放式的工字型电感进行输出端滤波，这类型电感耐电流能力差，容易发热，所以仅用于小功率方案设计，由于是开放式结构，抗辐射干扰能力也表现得比较欠缺。随后推出的屏蔽式的插件电感，在抗干扰能力方面有所提升。但是由于受磁芯材质特性的限制，极容易饱和，依旧限于一些小功率的方案设计中应用；同期的大功率输出方案，一般均采用铁粉芯材质的环形电感，环形电感在抗干扰能力和功率方面都得到很大的提升，但是因其材质磁导率相对较低的原因，需要绕制很多匝数来满足设计需求，因而造成产品体积庞大，占用了大量的PCB面积，且铁粉芯类材质其线性度比较差。容易造成失真，影响音质效果。
因此，小体积大功率输出的方案设计中，对滤波电感的选型逐渐已经成为工程师们重点关注的问题。

数字功放电感

为了能够满足小体积、大功率、低辐射、低失真的设计需求，科达嘉电子设计开发出多个系列的数字功放电感。如：CPD、 CSD、CPE、CSAD等，共计31个系列，160个规格，并且已经成功应用到各D类大功率功放方案设计当中。

方案设计应用

以下为英飞凌EVAL_AUDAMP24 的评估板。是一款双通道、225W/ch（±43V 时为 4Ω）或 250W/ch（±63V 时为 8Ω）半桥数字功放功率放大器，用于高端 Hi -Fi音频系统。该评估板演示了如何使用IGT40R070D1 E8220 CoolGaN™ 氮化镓晶体管与 MERUS™ IRS20957SPBF控制器 IC，实施保护电路，并设计最佳 PCB 布局。
EVAL_AUDAMP24 的评估板方案设计采用了科达嘉电子数字功放电感CPD3119系列进行输出滤波，输出电感的电阻相对较小，和电容器相对于负载电流和电压的线性度较高。在具备高保真的同时,也具备了更高的效率和更大的输出功率。

【英飞凌EVAL_AUDAMP24评估板】

1.原理图：

【英飞凌EVAL_AUDAMP24 简化原理图】

2.测试条件：Vbus = ± 43 V，输入信号：1 kHz 负载= 4 Ω 频率 = 500 kHz

【功率 vs. THD+N @4Ω负载】

【4 Ω load stereo, ±B supply = ±43 V】

科达嘉数字功放电感具有以下特点：
1、具有稳定的高饱和磁感应强度，不容易在高峰值电流情况下发生磁饱和，可以有效的滤除尖峰杂波讯号。
2、具有极好的屏蔽效果，抗电磁干扰能力强；
3、线圈采用无氧铜漆包线设计，优异的导电性能，具备极速的信号传递能力，低失真。
4、紧凑型封装尺寸设计，适合各种小体积高效率方案设计应用。

CPD3119系列数字功放电感共有9种感量，范围从5.0μH~33μH，饱和电流21.5A~70.0A,可在-40℃~+125℃环境下持续工作。