1.前言

新能源汽車快速發(fā)展，極大加強(qiáng)中國汽車行業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，在傳統(tǒng)車廠，互聯(lián)網(wǎng)造車和新勢(shì)力造車的不斷發(fā)力，新能源汽車越來越注重智能座艙的音響體驗(yàn)，大功率功放，杜比音響，7.1.4，7.3.4全景聲也逐漸進(jìn)入了汽車領(lǐng)域，如何設(shè)計(jì)超多聲道，超大功率放大器已經(jīng)顛覆了傳統(tǒng)的汽車音響設(shè)計(jì)。尤其數(shù)字放大器（Class D放大器）技術(shù)快速發(fā)展，大功率，多聲道，高性能功放系統(tǒng)，讓汽車移動(dòng)影院，歌廳，HIFI音響成為了可能；

2.放大器設(shè)計(jì)和選擇

2.1 Class D電感簡介

汽車音響系統(tǒng)設(shè)計(jì)如何選擇放大器的類型呢？

隨著數(shù)字放大器技術(shù)突破，Class D類放大器已經(jīng)成為新能源汽車主流技術(shù)；

什么是數(shù)字放大器（Class D放大器）呢？數(shù)字放大器不同于傳統(tǒng)的甲類（A類）放大器和甲乙類（AB類）放大器，是一種工作開關(guān)信號(hào)的放大器，具備高開關(guān)頻率（＞300KHZ），高效率（>80%)，高性能（THD＜0.05%），大功率（10-1000W單聲道），高動(dòng)態(tài)的放大器技術(shù)；

雖然數(shù)字放大器具備傳統(tǒng)的Class A和Class AB放大器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，但是數(shù)字放大器（Class D放大器）設(shè)計(jì)也會(huì)面臨極大的挑戰(zhàn)，比如數(shù)字放大器的功率電感（D類電感）設(shè)計(jì)，其小體積，低成本，超低失真，超大功率設(shè)計(jì)要求，成為了行業(yè)難題，如何設(shè)計(jì)高性能，超高線性，超低失真的Class D電感成為各大電感廠商努力追求的目標(biāo)；

2.2 Class D 音頻電感的設(shè)計(jì)

2.2.1數(shù)字放大器音頻電感的線性設(shè)計(jì)

到達(dá)一定的磁場(chǎng)強(qiáng)度下磁芯會(huì)發(fā)生磁飽和，這個(gè)電感值會(huì)衰減，影響音頻電感電流線性度。良好的電流線性度，是各大音頻電感需要攻克的技術(shù)難題，科達(dá)嘉研發(fā)團(tuán)隊(duì)和供應(yīng)商一起解決了音頻電感線性度問題，在大功率穩(wěn)定工作取得業(yè)界領(lǐng)先的性能（4倍于友商，參考5.5章節(jié)）。

2.2.2 優(yōu)秀的頻率響應(yīng)特性

磁芯材質(zhì)ui值會(huì)隨頻率的增加發(fā)生變化，這是數(shù)字放大器音頻電感另外一個(gè)挑戰(zhàn)。

Ui隨頻率變化帶來動(dòng)態(tài)電感值變化，會(huì)動(dòng)態(tài)影響濾波頻率特性，影響系統(tǒng)線性度和音頻頻率響應(yīng)曲線（出現(xiàn)動(dòng)態(tài)波峰波谷變化）；也會(huì)造成整個(gè)Class D放大器系統(tǒng)非線性失真，影響音響整體性能。

科達(dá)嘉通過技術(shù)攻堅(jiān)，取得±6.5%頻率變化特性，在300-900khz數(shù)字放大器工作頻率，0.5%線性穩(wěn)定度，大幅度降低降低失真，取得業(yè)界領(lǐng)先的技術(shù)性能。

2.2.3 寬溫度線性度

高溫環(huán)境下電感表面溫度會(huì)導(dǎo)致電流線性度和頻率線性度發(fā)生變化，進(jìn)而影響CLASS D濾波性能，引起音頻系統(tǒng)級(jí)性能降級(jí)。

在中低音和重低音數(shù)字放大器設(shè)計(jì)中帶來巨大挑戰(zhàn)，科達(dá)嘉通過設(shè)計(jì)，材料，工藝取得非常好科技成果，在長時(shí)間全范圍單一頻率功率耐受性測(cè)試取得極佳的特性，失真溫度耐受性長周期測(cè)試，取得業(yè)界領(lǐng)先的性能（友商是我們的4倍以上，詳見5.5章節(jié)）。

2.2.4 低磁損

低損耗的磁芯材質(zhì)來設(shè)計(jì)音頻電感有助于降低磁芯損耗，減少磁芯發(fā)熱量，提升整機(jī)的輸出效率。

數(shù)字放大器音頻電感設(shè)計(jì)會(huì)遇到性能，體積，設(shè)計(jì)，成本會(huì)遇到相互排斥的技術(shù)難題，科達(dá)嘉功過科技攻堅(jiān)，在成本，磁損獲得極佳的平衡，不僅具有優(yōu)秀的性能，還具備極高的性價(jià)比。

2.2.5 持續(xù)穩(wěn)定大電流工作

優(yōu)秀的瞬態(tài)特性和長期大電流穩(wěn)定性性能，是數(shù)字音頻電感的最為關(guān)鍵的性能，其大功率工作的溫度特性，對(duì)Class D數(shù)字放大器長期可靠性有著至關(guān)重要的影響。

科達(dá)嘉研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過專利的設(shè)計(jì)，降低線圈的直流損耗，渦流損耗以及交流損耗，不僅保證了優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)特性，也保證長期大功率耐受性的可靠性。

3.數(shù)字放大器選型

FDA801A是ST第三代數(shù)字放大器（Class D放大器），被汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用的數(shù)字放大器（Class D放大器）功放方案。新勢(shì)力造車，傳統(tǒng)汽車，互聯(lián)網(wǎng)造車都具有比較好行業(yè)認(rèn)可度，其閉環(huán)class D電感反饋技術(shù)，高電壓工作（最高25V），超高效率93%，能夠方便的適用于多種場(chǎng)合，其25V供電能夠提供135W的功率輸出，還可以可以用于低音炮的數(shù)字放大器（Class D）功放設(shè)計(jì)；

FDA801A的鏈接（官方）：FDA801 - 4x50 W class-D

4.放大器設(shè)計(jì)

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電感：10uH

鋁箔電容：1uF

Fcut-off=50.3Khz

5.Class D放大器的性能測(cè)試

5.1測(cè)試原理

CLass?D音頻電感測(cè)試和功放性能測(cè)試是一個(gè)比較復(fù)雜和專業(yè)的的工作，加上負(fù)載，通過不同功率輸出THD+N曲線掃描測(cè)試，可以評(píng)估出功放失真性能，同時(shí)也可以評(píng)估數(shù)字放大器音頻電感的失真性能。
測(cè)試和分析不同功率單一頻率的fft曲線，可以測(cè)試數(shù)字功放（Class?d功放）最終失真分布性能（評(píng)估多次諧波18.200,?0.160,?0.89%的能量分布），更換不同的音頻電感型號(hào)，可以測(cè)試出電感失真性能和諧波分布狀況，評(píng)估音頻電感最終性能。
不同功率音頻電感的THD+N曲線，可以很容易測(cè)試Class?D電感失真性能，線性度和功率輸出一致性。

測(cè)試儀器：1.AP555 音頻分析儀；2.AUX002 Class D 濾波器；3.24V 開關(guān)電源；4.100W 4 歐姆負(fù)載電阻

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5.2 THD+N VS頻率和不同功率掃描測(cè)試

測(cè)試方法：使用AP555進(jìn)行不同功率掃頻THD+N負(fù)載測(cè)試。

測(cè)試目的：評(píng)估系統(tǒng)和音頻功率電感性能。

5.3 大功率電感對(duì)比和選擇

5.3.1-25W THD+N 頻率掃描測(cè)試

友商VS科達(dá)嘉CSD1013-C-100L

CSD1013C-100L數(shù)字音頻電感具備優(yōu)秀的大功率工作特性，即使25瓦穩(wěn)定大功率，中低頻失真0.018%左右，遠(yuǎn)低于友商的0.03%。

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5.3.2-30W THD+N 頻率掃描測(cè)試

友商VS科達(dá)嘉CSD1013-C-100L

CSD1013C-100L數(shù)字電感在30瓦穩(wěn)定大功率測(cè)試，中低頻失真0.018%左右，保持優(yōu)秀的線性度，友商失真從0.03%上升到0.044%左右（上升47%）。

5.3.3-35W THD+N 頻率掃描測(cè)試

友商VS科達(dá)嘉CSD1013-C-100L

CSD1013C-100L具備優(yōu)秀的大功率工作特性，35瓦穩(wěn)定大功率，中低頻失真0.02%左右，遠(yuǎn)低于友商的0.055%。

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5.3.4-40W THD+N 頻率掃描測(cè)試

友商VS科達(dá)嘉CSD1013-C-100L

CSD1013C-100L具備優(yōu)秀的大功率工作特性，即使40瓦穩(wěn)定大功率，中低頻失真0.023%左右，遠(yuǎn)低于友商的0.56%。

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5.3.5-50W THD+N 頻率掃描測(cè)試

友商VS科達(dá)嘉CSD1013-C-100L

CSD1013C-100L具備優(yōu)秀的大功率工作特性，50瓦穩(wěn)定大功率，中低頻失真0.038%左右，遠(yuǎn)低于友商的0.07%。

5.4 fft分析

5.4.1-100HZ 30W fft對(duì)比分析

友商型號(hào)VSCSD1013-C-100L

30W大功率測(cè)試，友商的Class D音頻電感失真三次諧波貢獻(xiàn)超過40%，CSD1013C-100L僅有5%不到貢獻(xiàn)，并且底噪也小于友商6-8db（30-50%）取得優(yōu)秀聽感表現(xiàn)。這是衡量音頻功率電感性能重要的指標(biāo)之一。

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5.4.2-100HZ 35W fft對(duì)比分析

友商型號(hào)VSCSD1013-C-100L

35W大功率測(cè)試，友商的Class?D音頻電感失真三次諧波貢獻(xiàn)超過45%，CSD1013C-100L僅有5%不到貢獻(xiàn)，并且底噪也小于友商6-8db（30-50%）取得優(yōu)秀聽感表現(xiàn)。這是衡量音頻功率電感性能重要的指標(biāo)之一。

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5.4.3-100HZ 40W fft對(duì)比分析

友商型號(hào)VSCSD1013-C-100L

40W大功率測(cè)試，友商的Class D音頻電感失真全面提升，CSD1013C-100L，比較穩(wěn)定，失真依然比較均衡，底噪小于友商6-8db（30-50%）取得優(yōu)秀聽感表現(xiàn)。這是衡量音頻功率電感性能重要的指標(biāo)之一。

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5.4.4-100HZ 50W fft對(duì)比分析

友商型號(hào)VSCSD1013-C-100L

50W大功率測(cè)試，友商的Class D音頻電感失真全面提升，三次諧波占據(jù)50%以上，整體一倍于CSD1013C-100L，科達(dá)嘉音頻電感比較穩(wěn)定，失真依然比較均衡，底噪小于友商6-8db（30-50%）取得優(yōu)秀聽感表現(xiàn)。這是衡量音頻功率電感性能重要的指標(biāo)之一。

5.5 大功率穩(wěn)定度(線性度）：

1W-50W的大功率長時(shí)間表現(xiàn)能力：0.013%到0.041%變化0.038%變化

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1W-40W的大功率長時(shí)間表現(xiàn)能力：0.016%到0.161%變化0.155%變化

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6.數(shù)字放大器總結(jié)

6.1 友商Class D電感依然是業(yè)界佼佼者，能夠全功率范圍有較好的表現(xiàn)，作為業(yè)界一流電感供應(yīng)商，也獲得市場(chǎng)成功和廣泛認(rèn)可。

6.2 科達(dá)嘉團(tuán)隊(duì)技術(shù)攻堅(jiān)設(shè)計(jì)數(shù)字音頻功率電感有更好的線性，在諧波分布特性，更加符合聽覺心理學(xué)（5.4章節(jié)）。

6.3 科達(dá)嘉CSD1013C-100L在低失真，超高線性型電流，寬溫穩(wěn)定性，具有非常大優(yōu)勢(shì)，能夠廣泛應(yīng)用于汽車25-100W的Class D放大器設(shè)計(jì)，對(duì)于適配300-800KHZ的開關(guān)頻率數(shù)字放大器能夠取得極佳的性能；

6.4 科達(dá)嘉CSD1013C-100L，重新定義了FDA801A失真曲線和性能，在1W 4歐姆的THD+N曲線測(cè)試（0.02%，CSD1013C-100L僅僅是規(guī)格書的65%（0.013%)，且在35W以下功率范圍保持0.02%以下（40W以下0.022%）。

7.數(shù)字放大器設(shè)計(jì)application note

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本文轉(zhuǎn)載自有道云筆記：https://note.youdao.com/ynoteshare/index.html?id=88cc73f4420043996bc89451560c38ca

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