集成在資訊娛樂系統中的音訊解決方案可能有所不同，有典型的四音訊通道（兩個音箱在前，兩個音箱在後），也有無需外部放大器即可驅動6或8個總揚聲器的新型解決方案。
這些資訊娛樂系統中的高通道數系統可能集成：
• 中置音箱。
• 獨立高頻音箱/中音音箱/低音音箱。
• 儀錶盤警報聲或提示音。
• 其他可以傳遞資訊的音箱，如警告駕駛員在車輛處於半自動駕駛模式時控制方向盤或刹車。
• 中置音箱。
• 獨立高頻音箱/中音音箱/低音音箱。
• 儀錶盤警報聲或提示音。
• 其他可以傳遞資訊的音箱，如警告駕駛員在車輛處於半自動駕駛模式時控制方向盤或刹車。
一些高端汽車模型實際上可能有多達20個音箱。這些音訊系統中的音箱由通常安裝在汽車後備箱附近的外部放大器驅動。這些音訊系統還包括更先進的聲音演算法，如可以提供更加個性化音響體驗的主動降噪技術。
在隨後的每一個車型年，汽車製造商正在增加越來越多的電子器件。再加上需要直接從資訊娛樂系統驅動6到8個音箱，儀錶盤後面的空間現在是前所未有的出色。因此，音訊硬體的設計師應首先開發散熱更低的小型汽車音訊放大器解決方案。在本文中，我將描述驅動整體音訊放大器的四個因素：
• 效率/熱性能。
• 開關頻率。
• 電感器尺寸。
• 包裝設計。
效率/熱性能
傳統上，設計人員使用AB類線性音訊放大器來設計汽車收音機。AB類線性放大技術遠沒有新的、但相當成熟的D類交換技術高效。圖1突出了其差別。
圖1.D類和AB類效率
AB類效率損失直接導致內部產生額外熱量，然後需要在音訊放大器外部進行散熱。由於AB類設計需要更大的散熱器，這也使持續減小整個汽車音訊放大器系統解決方案尺寸變得更加困難。
D類放大器能夠獲得相同的輸出功率，但散熱顯著減少，這使得設計人員能夠使用更小、更簡單的散熱器將散熱量傳輸到周圍環境中。
開關頻率
安裝在儀錶盤後面相對狹小空間內的電子器件數量增加了電路可以近距離發射干擾信號的可能性。更重要的是，現代收音機和音訊放大器必須在AM波段中提供更好的抗電磁幹擾性能(EMI)，以應對這些挑戰。
安裝在儀錶盤後面相對狹小空間內的電子器件數量增加了電路可以近距離發射干擾信號的可能性。更重要的是，現代收音機和音訊放大器必須在AM波段中提供更好的抗電磁幹擾性能(EMI)，以應對這些挑戰。
美國AM廣播電臺的波段範圍為535-kHz至1705-kHz。現有的D類音訊放大器設計通常在400 kHz至500 kHz範圍內以基本開關頻率運行。這些低開關頻率D類放大器設計直接在AM波段內產生諧波，如圖2所示。
圖2.典型400-kHz D類放大器諧波
諧波會產生降低AM接收器靈敏度的幹擾信號，從而妨礙AM廣播電臺接收。在D類放大器設計上運用AM避免技術能夠減輕這些諧波的影響。
D類音訊放大器需要重建濾波器將放大器輸出的脈衝寬度調製（PWM）信號轉換為所需的類比音訊信號。這些輸出濾波器由電感器（L）和電容器（C）構成（如圖3所示），用於典型的橋接負載（BTL）放大器電路，且能夠更大限度地減少D類放大器輸出級上的高速開關瞬態電磁幹擾。
圖3.D類放大器BTL電路
在2.1-MHz開關頻率下運行的汽車D類音訊放大器在AM波段上方提供顯著裕度，如圖4所示。此設計不存在任何會幹擾AM波段的低頻尖峰，因而不再需要AM避免技術。
圖4.2.1-Mhz高開關頻率
另一個好處是，由於紋波電流的內在減少，2.1-MHz開關頻率可以使輸出濾波器的電感值更低。等效額定電流的低電感會導致電感較小，從而減少印刷電路板（PCB）面積，且隨後減少EMI佔用面積。
圖5.電感器尺寸與開關頻率的比較
電感器尺寸
對於D類汽車音訊放大器，LC濾波器所需的電感值（用以確保合適PWM解調濾波器特性）取決於開關頻率。如圖5所示，400-kHz汽車音訊放大器通常使用10-μH或8.2-μH電感值，而2.1-MHz高開關頻率放大器設計可以利用3.3μH至3.6μH範圍內更小更輕的電感器（假設每個放大器提供相同的輸出功率）。
正如之前提到的，典型汽車收音機設計至少有4個通道來驅動2個前端揚聲器和2個後端揚聲器。這種簡單的配置需要8個電感器以用於D類汽車音訊放大器，因為每個通道需要2個電感器，如圖3所示。因此，每個電感器的尺寸乘以8，對整體PCB尺寸和設計重量有著重要的影響。一般來說，從8.2-μH電感器轉換到3.3-μH電感器可以節省電路板上85%以上的電感器空間和減小85%以上的重量。
包裝設計
另一個能夠大大減小汽車資訊娛樂系統中整體系統解決方案尺寸的音訊放大器注意事項是放大器包裝的設計。
正方形包裝設計在包裝底部有輸入，還有兩個音訊輸出，且LC濾波器正交放置在放大器的一側。如圖6所示，這種類型的包裝設計大大增加了整個PCB的佔用面積。
圖6.正方形4通道音訊放大器包裝設計
帶有“流式”音訊信號設計的正方形包裝是更好的選擇。圖7說明瞭類比輸入信號如何進入晶片一側的放大器；音訊信號的放大發生在放大器的另一側，信號隨後被傳送到外部輸出濾波器中。
圖7.直流4通道音訊放大器包裝設計
TPA6304-Q1音訊放大器使用具有TI Burr-Brown™技術的2.1-MHz高開關頻率D類放大器技術。TPA6304-Q1通過結合3.3-μH金屬合金電感器和直流包裝設計，可以提供一個尺寸只有17 mm x 16 mm的4通道汽車D類放大器解決方案。見圖8。
圖8.TPA6304-Q1 4通道D類放大器解決方案
TPA6304-Q1（包括用於整體系統解決方案的所有無源電子元件）比傳統的AB類放大器還要小，如圖9所示。
圖9.TPA6304-Q1 D類放大器解決方案與AB類放大器的尺寸比較
結論
汽車上安裝的電子器件越多，儀錶盤後狹小空間內的整體熱量就越來越高。因此，汽車音訊硬體設計人員面臨的挑戰是實現更小、散熱更低的音訊解決方案。音訊放大器的效率只會在未來的資訊娛樂系統設計中變得更加重要。
TPA6304-Q1可輕易取代AB類汽車音訊放大器。TPA6304-Q1的2.1-MHz開關頻率和小型系統解決方案尺寸可以讓你以AB類系統成本實現D類效率。
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