ADI高效率DG类放大器的特性和优势

前言

上文我们为大家介绍了 ADI 两大热门即插即用型 D 类放大器：MAX98361 和 MAX98365，本文将介绍 ADI 可提供高效率和大音量输出的 D/G 类放大器。

什么是 D/G 类放大器？

D/G 类放大器是一种 D 类放大器，能够根据信号电平在两个电源电压之间切换。当音量低时，它以低电压运行；当音量高时，以高电压运行，从而优化功耗。这样可以在待机或低音量播放时保持低功耗，同时实现大音量播放。这一特性在智能音箱中需求尤为突出。

图1 D/G 类放大器高性能表现

D/G 类放大器的特性

根据信号电平切换电源电压：此功能可大大降低待机功耗，既可节能性能，又能实现大音量播放。

实时 IV 传感：内置 IV 感应电路，可以实时监控扬声器电流和电压，这样可以保护扬声器并改善系统的声学效果。

Hi-Fi 音质：它实现了超过 110dB 的高动态范围和低噪声，能够忠实地再现细腻而有力的音频，满足高保真设备的需求。

图2 D/G 类放大器的特性

ADI 两大热门 D/G 类放大器

[MAX98396]：宽功率范围、超声兼容、带 IV 感应的 20V D/G 类放大器

MAX98396 为高效、单声道 DG 类扬声器放大器，具有业界领先的超低静态功耗，提供 I/V 检测、防掉电引擎 (BPE) 和动态裕量跟踪 (DHT)。支持 20W (8Ω，19V)、19W (4Ω，14V) 和 60W 峰值输出 (4Ω，19V)。它支持高分辨率播放和超声波输出，是智能音箱和小型音频设备的理想产品，在市场上具有丰富的应用案例。其超声波输出可实现智能音箱等设备的占用检测和手势控制功能。下图 (图3) 为 MAX98396 功能框图：

图3 MAX98396 功能框图

特点

DG 类放大器架构 (电源轨：VBAT 和 PVDD)

用于回放和 IV 感应路径的宽带滤波器

支持超声波应用

防掉电引擎 (BPE)

用于电路测试的音频发生器

输出速率控制 (AEL) 和扩频调制 (SSM)，用于降低 EMI 和无滤波器作

在功率波动 (DHT) 期间动态优化动态余量，提供压缩器和限制器功能

主要规格

宽输入功率范围：3V~20V

输出电流限制：6.2A (最小值)

静态功耗 (DG 模式)

12.7mW (VPVDD=12V， VVBAT=3.8V)

18mW (VPVDD=19V，VVBAT=5.0V)

采样率：8kHz~192kHz

输出

-60W 峰值 (4Ω，VPVDD=19V)

-20W (8Ω，VPVDD=19V)

-19W (4Ω，VPVDD=14V)

输出噪声：15.5μVrms，A 加权 (DG 模式)

超声波信号的音频处理旁路

[MAX98397]：兼容 28V、IV 感应、带防掉电功能的 D/G 类放大器

MAX98397 是一款高效率、单声道 DG 类扬声器放大器，具有业界出色的静态功耗，集成了扬声器电流和电压检测 (IV SENSE)、掉电保护引擎 (BPE) 和动态裕量跟踪 (DHT) 功能。MAX98397 是最新型号的 D/G 类放大器(截至 2024 年 9 月)。它可以处理 42W (8Ω，19V)、26W (4Ω，16V) 和 100W (8Ω，28V) 的峰值输出，同时也支持高分辨率播放和超声波输出。

MAX98397 基本配置与 MAX98396 相同，但可以实现更大的输出，它可以应用于立体声扬声器 (如条形音箱) 和更专业的音频产品。下图 (图4) 为 MAX98397 功能框图：

图4 MAX98397 功能框图

主要规格

宽输入功率范围：3V~28V

静态功耗 (VVBAT =3 .8V，VPVDD = 20V)：21mW

输出噪声：21.5μVrms，A 加权

输出电流限制：8.0A (最小)

效率

-83% (1W/8Ω)、93% 峰值 (8Ω，VPVDD=24V)

-81% (1W/4Ω)、 90% 峰值 (4Ω，VPVDD=24V)

输出

-100W 峰值 (4Ω，VPVDD=28V)

-42W (8Ω/VPVDD=28V/THD+N=1%)

-26W (4Ω/VPVDD=16V/THD+N=1%)

采样率：8~192kHz

D/G 类放大器型号对比

下表对比了主要 D/G 类放大器型号的关键规格，供各位工程师选择合适的产品参考。

表1 D/G 类放大器型号的关键规格

ADI D 类音频放大器的通用功能

ADI 的音频放大器集成了多种技术，可降低噪声并保护音质。以下是它的一些主要功能：

一、降噪功能

此功能可降低数字放大器固有的 EMI 辐射，并实现无滤波器运行，普遍应用于 ADI 所有 D 类放大器中。

SSM (扩频调制)

为了实现 PWM 的开关输出，内部生成的基准波的周期在每个周期中略有变化，这会分散集中在开关频率及其谐波中的能量。

AEL (主动辐射限制)

输出 FET 的上升和下降时间越短，效率越高，但从电磁干扰 (EMI) 辐射的角度来看并不理想。AEL 通过智能控制边缘速率，在保持效率的同时大幅降低 EMI 辐射。

由于无需噪声滤波器，可简化电路设计。使用较少元件即可构建紧凑型电路，对降低产品成本也具有显著效果。

图5 SSM 和AEL 技术降低 EMI 原理示意图

二、稳定音频播放功能

当设备温度上升或电池电压波动时，以 D/G 类放大器为核心，具备以下保护音质的功能，这些功能共同确保了稳定可靠的音频播放体验。

热折返

当设备超过设定温度时，衰减器会激活并自动调整输出电平。此机制可抑制器件的温升，从而避免了由于热关断而导致的输出中断。

DHT (动态余量跟踪)

此功能可自动优化电源电压波动的余量。在电池电压下降等情况时进行动态控制，以防止输出波形的削波，抑制失真，并保持稳定的音质。

图6 热折返与 DHT 功能保障稳定播放示意图

ADI 音频放大器产品阵容

ADI 提供丰富的音频放大器产品线供您选择。除了本文介绍的产品外，还有更多型号可选。下图 (图7) 展示了 ADI 音频放大器主要产品系列：

图7 ADI 音频放大器主要产品系列

应用实例

智能音箱

条形音箱

总结

本文主要介绍了 ADI 可提供高效率和大音量输出的 D/G 类放大器的特性、代表型号及其优势。除此以外，还为大家介绍了 ADI D 类音频放大器两大通用功能：降噪、稳定音频播放，以及 ADI 音频放大器产品阵容。