NOTA DE APLICACIÓN 5342
Por:
Trang Nguyen, Gerente de Negocios
25 de abril 2012
Resumen: Los amplificadores de clase D son típicamente muy eficiente, lo que los candidatos ideales para aplicaciones portátiles que requieren una larga vida útil de la batería y la disipación térmica baja. Sin embargo, la interferencia electromagnética (EMI) es un tema que normalmente acompaña a la clase D topología de conmutación.Active-reduce las emisiones de limitación de emisiones de radiación y permite a los "sin filtro", la operación, permitiendo a los diseñadores crear aplicaciones pequeñas y portátiles eficientes de bajo EMI.
Una versión similar de este artículo aparece en el Hearst de Productos Electrónicos , 28 de marzo de 2012.
La rápida adopción de la electrónica de consumo que funcionan con baterías, como teléfonos inteligentes , tabletas, y los altavoces portátiles está impulsando la demanda en constante aumento para los eficientes amplificadores de audio. De alta eficiencia amplificadores de audio son necesarios para extender la vida útil de la batería y menor consumo de energía, manteniendo baja la interferencia electromagnética (EMI) los niveles.
Los amplificadores de clase D son ampliamente utilizados para estas aplicaciones, ya que ofrecen la máxima eficiencia alrededor del 90% en comparación con el 50% de una típica clase AB amplificador. Esta eficiencia añadida es importante porque ayuda al diseñador a menor consumo de energía, prolongar la vida útil de la batería, utilice un factor de forma pequeño, y una menor disipación térmica.
Amplificadores de Clase D y EMI
Alto rendimiento, cierto, viene con su desafío de diseño propio. Una topología de conmutación de audio de clase D amplificador produce EMI, que un diseñador debe mitigar. EMI crea por radiación y conducción de ruido que se incrementa con el nivel de señal e interfiere con otros subsistemas en el dispositivo. Los ingenieros deben cumplir (FCC) de los EE.UU. Comisión Federal de Comunicaciones de las normas EMI para productos de consumo producidos y vendidos en las especificaciones de EE.UU. EMI similares existen en todo el mundo.
Gerente del IME es aún más difícil porque los factores de forma del dispositivo se reduce constantemente. Los ingenieros de aplicaciones portátiles por lo tanto tienen la presión añadida de diseñar en factores de forma cada vez más pequeños. El espacio limitado puede obligar a los diseñadores para eliminar los filtros de salida, los gabinetes y de nivel de sistema de blindaje que ayudan a suprimir la EMI. Sin embargo, la eliminación de estos componentes para ahorrar valioso espacio hace que el IME presentó un amplificador de Clase D mucho más difícil de abordar.
Para entender cómo EMI se genera en un amplificador de Clase D de audio, es necesario para comprender la Clase D arquitectura. Un amplificador de Clase D modula una onda triangular de alta frecuencia con una señal de entrada de audio ( Figura 1 ). La salida es una onda cuadrada, que corresponde a la señal de audio amplificada. El orador, naturalmente, incorpora un filtro de paso bajo, que se despoja de la portadora de alta frecuencia y recupera la forma de onda de audio original. Este enfoque funciona bien debido a que el amplificador de Clase D está continuamente encendido y apagado. En consecuencia, los dispositivos que utilizan amplificadores de clase D pierde mucha menos energía que los dispositivos que utilizan clase AB, donde las salidas son parte en todo momento. Para obtener más información, consulte la nota de aplicación 3977, " Los amplificadores de clase D: Fundamentos de la operación y los acontecimientos recientes ".
Figura 1. Este diagrama de bloques simplificado de base de medio puente amplificador de Clase D se compone de un modulador de ancho de pulso, dos MOSFET de salida, y un filtro de paso bajo (L F y C F ) para recuperar la señal amplificada de audio desde la salida de onda cuadrada.
Los bordes de las ondas cuadradas, sin embargo, producir componentes de alta frecuencia que son fácilmente radiadas por placa de circuito impreso ( PCB ) trazas. Estas transiciones de salida afilados también puede crear rebasamiento, que introducen adicional de alta frecuencia contenido que es indeseable para un rendimiento de EMI.Afortunadamente, los tipos de canto, como técnicas de control de activos de limitar las emisiones (AEL) están integrados en muchos amplificadores de clase D para manejar estos problemas de la EMI y eliminar la necesidad de filtros de salida de gran tamaño.
Tecnología avanzada Controla EMI y ahorra un valioso espacio
AEL es una propiedad de borde del tipo de tecnología de control integrado en muchos Maxim amplificadores Clase D ®. AEL circuito reduce de banda estrecha componentes espectrales, sin degradar el rendimiento de audio. Para una descripción más detallada de los circuitos de AEL, véase la nota de solicitud de 3973, " Active-emisiones-La limitación de la máxima Circuito de desmitificar ".
Transiciones rápidas de salida de mejorar la eficiencia, reduciendo al mínimo la pérdida de la subida y caída de tiempo de los dispositivos de salida. Sin embargo, estas transiciones rápidas también introducir el contenido de alta frecuencia que repercute negativamente en el rendimiento de las emisiones. Con AEL, las oscilaciones de salida rail-to-rail se controla de forma inteligente para reducir los indeseables frecuencias rápidos de la conmutación de la salida, todos al mismo tiempo mantener una alta eficiencia. las figuras 2 y 3 muestran la eficiencia y el rendimiento de la EMI MAX98314 amplificador de clase D con el AEL en comparación con un amplificador de Clase D con ningún AEL ( Figuras 4 y 5 ). La tecnología AEL reduce significativamente las emisiones EMI mientras se mantiene hasta el 93% de eficiencia.
Figura 2. Eficiencia típica de audio de la MAX98314 amplificador de Clase D con el AEL.
Figura 3. EMI espectro de la MAX98314 amplificador de Clase D con el AEL. AEL reduce EMI y elimina la necesidad de salida de filtrado tradicionales encontrados en dispositivos de Clase D. EMI rendimiento con 60 cm de cable de altavoz, sin filtro de salida.
Figura 4. La eficiencia de un amplificador de Clase D de audio sin AEL.
Figura 5. EMI espectro para un amplificador de Clase D de audio sin AEL.
Conclusión
AEL permite a los diseñadores beneficiarse de la alta eficiencia de un amplificador de Clase D sin tener que preocuparse acerca de la EMI generada a partir de su topología de conmutación. AEL tecnología reduce EMI y elimina la necesidad de filtros y otros componentes de supresión de EMI. Con amplificadores de audio de clase D y AEL, los diseñadores pueden reducir EMI, lograr aplicaciones más pequeñas, menores costos con un menor número de componentes, y prolongar la vida útil de la batería en aplicaciones portátiles de hoy en día.
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