功放输出电感选型以及对性能的影响
发布日期:2024-05-03
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之前的文章写过电感选型对功放的频响等指标的影响，这里重点量化下大功率下电感电流。
从过程上看，先看启动电流，电感饱和电流能否扛过？ 再看喇叭电流（喇叭电流取决于声学工程师对声音峰值电流的追求）+电感纹波电流。‘喇叭电流+电感纹波电流’ 都小于该电感的饱和电流且留有至少25%以上的余量，则是比较稳定可靠的电感选型方案。
电感电流的测量方法：
用示波器电流探头在滤波电容前面测试流过电感的电流
流过电感的电流等效为流过芯片MOS的电流
测试过程中需要把电感翘起来，电感的另一头用粗的导线焊接到焊盘上，电流探头夹住导线。
上电启动电流波形：
D类功放通过PWM调制（音频信号调制在较高的PWM频率上). 以常规的PWM调制为例， 单边输出共模电压为PVDD/2（即输出占空比为50%）为例。
绿色波形 为流过电感电流， 黄色波形 为音频功放输出PWM。
功放的供电电压PVDD=24V,输出LC （电感为10uH， 电容为0.68uF）启动共模电压建立瞬间，震荡电流到3.2A左右。
上电启动峰值电流 Ipstart =PVDD * Duty *((C/L）^0.5)*SIN(0.5*pi) （此处Duty为无输入信号时的PWM输出Duty）
总结：
1） 对于电感选型来说，第一关就是要避免上电电流过大导致无法启动（上电就触发过流保护）。
2） 很多情况，输出的喇叭线上电流可能很小，不到2A，但是由于电感感值选得太小，会出现启动共模电压的建立过程就超过2.5A的情况。
输出纹波电流：
D类功放通过PWM调制（音频信号调制在较高的PWM频率上). 以常规的PWM调制为例， 当输出共模稳定后， 电感纹波基本稳定。
绿色波形 为流过电感电流， 黄色波形 为音频功放输出PWM；
功放的供电电压PVDD=24V,输出LC （电感为10uH， 电容为0.68uF），开关频率为480kHz。
开关频率越高，纹波电流越小；电感越大，纹波电流越小。一般为了降低音频功放自身的switching loss， 推荐开关频率采用480kHz， 因此一般建议电感在大于12V的情况下，电感不要低于10uH。
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.总结：
1） 对于电感选型来说，扛过第一关启动电流后，接下来要考虑的是流过喇叭线的最大电流叠加纹波电流。
喇叭电流叠加电感纹波电流
上图是一个电感纹波电流叠加喇叭电流的例子。
以一个直流电阻为R 的喇叭为例子（这里不考虑喇叭在不同频点的阻抗不一样，假定所有频点都是4ohm；另外也暂不考虑功放的RdsON和电感和导线的DCR），功放侧对功率不做限制的话， 这样最大的喇叭电流为 PVDD/R。
PVDD=19V, Load=4ohm，LC filter=10uH+0.68uF，开关频率为 480kHz， 调制方式为High Performance Mode， 那么流过电感的电流最大可能为 5.29A.
通过这篇文章，总结了功放的电感电流，工程师选择电感时，电感电流一定要作为一个重点指标，电感电流不但影响指标，还影响功放的稳定性和寿命。
另外在材料上，一体成型和磁封胶对功放性能也有影响，ACM8625为例，相同配置下，只是更换饱和电流差不多，不同材质的电感对比THD+N的对比：
黄色的是一体成型的，蓝色是磁封胶。
电感是功放系统的重要组成，希望这篇文章能帮助到你，如果帮助到了你，感谢转发给你的朋友，希望也能帮助到他。
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