理解汽車音頻放大器系統(tǒng)需求——第1部分
發(fā)布時(shí)間:2021-05-01 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】各種型號(hào)和價(jià)格的汽車正在提供越來(lái)越多的娛樂(lè)和信息,以提升駕駛和乘車體驗(yàn)。如今工廠安裝的主機(jī)通常將娛樂(lè)、多媒體和驅(qū)動(dòng)程序信息集成到一個(gè)模塊中;它們提供AM/FM和衛(wèi)星無(wú)線電、音樂(lè)和視頻CD/DVD播放、導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)據(jù)和多媒體端口(USB、藍(lán)牙、線路輸入、線路輸出、視頻輸入)、以及普通車輛狀態(tài)信息。
主機(jī)確實(shí)是汽車音響系統(tǒng)的大腦和核心?,F(xiàn)代主機(jī)是非常復(fù)雜的汽車系統(tǒng),集成高速處理器和接口線路,非常敏感的信號(hào)鏈模塊,高輸出功率音頻和電源元件密集集成在儀表板的中央。
鑒于這種狹小空間的限制,汽車音響主機(jī)系統(tǒng)中印刷電路板(PCB)面積和元件數(shù)量的成本高昂。汽車原始設(shè)備制造商(OEM)需要做的是增強(qiáng)功能,降低子系統(tǒng)的尺寸,增加差異化。
主機(jī)中的音頻
圖1為典型主機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化方框圖。
圖1:典型主機(jī)簡(jiǎn)化方框圖(SBD)
從圖中,可以注意到:
● 音頻信號(hào)的輸入前端和輸出常常結(jié)合到單個(gè)編解碼器中,由一個(gè)或多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)組成。
● 如果音頻處理器或系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)已集成DAC,就不需要編解碼器,因?yàn)橐纛l信號(hào)鏈的DAC部分已經(jīng)集成到混合信號(hào)SoC中。
● 來(lái)自外部源的音頻線路電平輸入由ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字采樣,并傳輸?shù)较到y(tǒng)的音頻處理器或SoC。
● 在輸出端,DAC(集成到SoC或編解碼器中)將來(lái)自處理器的數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
● 因?yàn)閬?lái)自DAC的信號(hào)的電壓和電流較低,需要音頻放大器,提供需要的高電壓和高電流信號(hào),以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器。
音頻放大器:AB類與D類
汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在選擇用于汽車音響主機(jī)系統(tǒng)的最佳音頻放大器時(shí)基本上有兩個(gè)選擇:AB類或D類。
AB類音頻放大器是當(dāng)今汽車音響系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配件。AB類音頻放大器是線性放大器,不產(chǎn)生電磁干擾(EMI),并且不需要許多外部電子元件。但是,AB類音頻放大器效率很低,需要散熱器和風(fēng)扇等方式進(jìn)行大量被動(dòng)甚至主動(dòng)的熱管理。
另一方面,D類音頻放大器是高效的開(kāi)關(guān)放大器,需要非常少的熱管理;然而,D類音頻放大器需要使用輸出電感器,存在EMI問(wèn)題。
與AB類相比優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯,系統(tǒng)總成本與AB類系統(tǒng)接近,D類音頻放大器變得越來(lái)越流行。
效率:揚(yáng)聲器通道。
隨著信息娛樂(lè)系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜,汽車廠商紛紛增加揚(yáng)聲器通道數(shù)以提高系統(tǒng)的差異化和市場(chǎng)吸引力。主機(jī)音頻放大器的功率隨著所需揚(yáng)聲器通道數(shù)的增加而增加,但空間和散熱將主機(jī)的功耗限制在幾瓦以內(nèi)。
對(duì)于基于AB類放大器的主機(jī),可以通過(guò)添加外置音頻放大器盒或干線放大器解決這個(gè)問(wèn)題,但會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本也很高。
基于D類放大器的主機(jī)的高效率使得其能夠滿足高通道數(shù)系統(tǒng)的功率需求,無(wú)需外接音頻放大器。其低功耗可以實(shí)現(xiàn)在主機(jī)中直接使用多個(gè)集成電路,提供更具成本效益和簡(jiǎn)單的解決方案。
圖2:基于D類放大器的主機(jī)大大簡(jiǎn)化了主機(jī)的熱管理。
TI的高效率汽車D類放大器通過(guò)去除風(fēng)扇和昂貴的鋁質(zhì)散熱片降低熱耗散和系統(tǒng)總成本;與AB類放大器相比,TI TAS5404-Q1等D類放大器可實(shí)現(xiàn)更高的通道數(shù),低音炮2Ω的負(fù)載,主機(jī)輸出功率無(wú)需外部放大器。
通過(guò)利用小尺寸、低成本、汽車級(jí)金屬合金電感器,這些D類放大器實(shí)現(xiàn)了尺寸非常小的解決方案,僅為10cm2,在空間受限的主機(jī)系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)六個(gè)或更多個(gè)通道。
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