H类功放如何实现高音质和低功耗

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H类功放如何实现高音质和低功耗

在传统的高保真系统中，音频放大器技术规格总是强调音质的好坏，对功率损耗的程度却很少考虑。然而，随着音频行业便携式高保真领域的增长，传统放大器器件的缺点，特别是它的低效率，已成为当前亟需解决的问题。
　　传统上，音频播放设备采用所谓的AB类放大器，此类放大器失真小，从而产生较高的音质。然而，AB类放大器的运行方式解释了其效率低的原因：放大器内部电压会随着输出电压降低而降低。放大器的晶体管会消耗过多的电力，因此，随着输出扬声器功率的下降，系统的效率便会降低。
　　对于电源供电的高保真设备来说，这不是太大的问题；但对于电池供电的音频设备，如手机和MP3播放器而言，这是一个相当大的困扰，因为音频放大器的耗电量在整个系统中占有相当大的比例。以MP3播放器为例，音频放大器的耗电量占整体耗电量的比例高达80%。
　　因此，音频设备设计师一直在寻找能够强化AB类拓扑的方法。本文要探讨的问题在于，通过使用G类或H类等新技术所达到的省电效果是否值得？如果系统设计师采用了G类或H类放大器，那么采用G类或H类这两种方法所带来的功耗方面的差异，是否大到足以影响整体功率预算？
　　便携式音频设备的系统要求
　　手持设备使用的音频放大器通常会驱动一个16?或32?的阻抗，这两种阻抗往往会消耗设备的大部分功率预算。这意味着任何有关功率放大器效率的改善，都能显著提升整个设备的效率及电池使用时间。
　　如同我们看到的，影响传统音频放大器效率最重要的参数是峰值输出功率。这主要由设备使用的耳机类型决定：相对于头戴式耳机，耳塞式的峰值功率要求较低，不过两个声道的典型输出功率值范围为各4mW，总功率可高达2×30mW。
　　对32? 阻抗的耳机扬声器而言，若输出功率为30mW，则需要±1.38Vpk的放大器输出摆幅。这个应用的放大器级将需要100-200mV的额外电压空间。因此，耳机放大器的电源电压将是2×1.5V = 3.0V
　　为避免使用对应用而言太大的输出DC退耦电容器，一般会使用电荷泵来产生耳机放大器所需的负电源轨，使音频输出运行于电池接地点附近。这种配置便是"真接地"耳机放大器。它使用1.5V正电源； -1.5V电源轨则来自电荷泵。

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