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D类功放EMI加滤波器设计

作者:深圳联辉科电子技术有限公司 浏览:456 发表时间:2020-06-30 14:00:00

D类功放输出

D类功放的输出为PWM,因为喇叭组成自身是一个滤波器,所以能够不接滤波器就能直接得到模拟信号。下图是寄生在喇叭端的模型电路:














以最为常用4欧姆,内部寄生的大概为33UH的寄生电感:仿真的波特图为下图:



可以看到刚刚好-3DB落在19.5Khz,刚好可以满足对信号滤波的需求。

EMI认证加滤波器的设计

D类功放,基本都会有EMI问题,因为输出的是PWM波形,会造成EMI超标,EMI超标有两个方面一个是PWM的路径,再一个是喇叭寄生滤波器滤波后可能依然会有一定的高频扰动加载在信号上。

从上述总结来看,过EMI认证需要外加滤波器或磁珠,且放置的位置应靠近D类功放的输出管脚,避免PWM的走线过长,形成干扰。

磁珠:在有高频通过时表现出阻值。磁珠的重要的规格有三个方面,频率、阻抗、电流。阻碍在这个频率或频率以上的频率,对以上的频率有多少欧姆的阻抗的作用。

LC滤波器:最重要的是截止频率和Q值。

截止频率:即-3db点,约为0.707左右

如电感=10UH,电容=1uf,的LC一阶滤波:

Q值:损耗/输入功率。当输入功率固定时,Q值越大,损耗也就越大,发热也就越大。

当Q值>0.707后,曲线出现峰值,Q值越大峰值越大,波动越大,下降的每倍频的衰减速度越快,峰值处会导致该频率的THD变大。

当Q值<0.707后,整个曲线的带宽变窄,造成原有的通频带大幅下降,影响声音。

所以一般过EMI的滤波器,为了保证不改变20hz-20khz的频响,Q值最好在0.707附近,不要太小,也不要太大。


当负载为4欧姆时,电容为1UF,电感为10UH时:



仿真电路如下:





仿真波特图波形如下:



计算出的是51.7Khz,这里-3db变成了44.57HZ,这是因为Q值小于0.707了,0.632的Q值=-3.98DB,下图为找到-3.9db的波特图,就能对应计算的频率了,Q值小于0.707把原有的频宽减小了,所以Q值越小,频宽越窄。



(具体参数根据实际元件值定义,理论计算最理想的值在实际中很多都不存在,所以得看实际情况来定义具体的值,这个参数加上误差可能会对高频有或多或少的衰减作用,但这个衰减在19KHZ附近,一般人耳无法区别这个频率的声音大小)


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