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D類功放EMI加濾波器設計

作者:深圳聯輝科電子技術有限公司 瀏覽: 發表時間:2020-06-30 14:00:00

D類功放輸出

D類功放的輸出為PWM,因為喇叭組成自身是一個濾波器,所以能夠不接濾波器就能直接得到模擬信號。下圖是寄生在喇叭端的模型電路:














以最為常用4歐姆,內部寄生的大概為33UH的寄生電感:仿真的波特圖為下圖:



可以看到剛剛好-3DB落在19.5Khz,剛好可以滿足對信號濾波的需求。

EMI認證加濾波器的設計

D類功放,基本都會有EMI問題,因為輸出的是PWM波形,會造成EMI超標,EMI超標有兩個方面一個是PWM的路徑,再一個是喇叭寄生濾波器濾波后可能依然會有一定的高頻擾動加載在信號上。

從上述總結來看,過EMI認證需要外加濾波器或磁珠,且放置的位置應靠近D類功放的輸出管腳,避免PWM的走線過長,形成干擾。

磁珠:在有高頻通過時表現出阻值。磁珠的重要的規格有三個方面,頻率、阻抗、電流。阻礙在這個頻率或頻率以上的頻率,對以上的頻率有多少歐姆的阻抗的作用。

LC濾波器:最重要的是截止頻率和Q值。

截止頻率:即-3db點,約為0.707左右

如電感=10UH,電容=1uf,的LC一階濾波:

Q值:損耗/輸入功率。當輸入功率固定時,Q值越大,損耗也就越大,發熱也就越大。

當Q值>0.707后,曲線出現峰值,Q值越大峰值越大,波動越大,下降的每倍頻的衰減速度越快,峰值處會導致該頻率的THD變大。

當Q值<0.707后,整個曲線的帶寬變窄,造成原有的通頻帶大幅下降,影響聲音。

所以一般過EMI的濾波器,為了保證不改變20hz-20khz的頻響,Q值最好在0.707附近,不要太小,也不要太大。


當負載為4歐姆時,電容為1UF,電感為10UH時:



仿真電路如下:





仿真波特圖波形如下:



計算出的是51.7Khz,這里-3db變成了44.57HZ,這是因為Q值小于0.707了,0.632的Q值=-3.98DB,下圖為找到-3.9db的波特圖,就能對應計算的頻率了,Q值小于0.707把原有的頻寬減小了,所以Q值越小,頻寬越窄。



(具體參數根據實際元件值定義,理論計算最理想的值在實際中很多都不存在,所以得看實際情況來定義具體的值,這個參數加上誤差可能會對高頻有或多或少的衰減作用,但這個衰減在19KHZ附近,一般人耳無法區別這個頻率的聲音大小)


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