d类功放 原来D类功放有这么多你不知道的工作原理及优缺点

d类功放指d类音频功放(有时也叫数字功放)。通过控制开关单元的开/关来驱动扬声器的放大器称为D类放大器。D类放大器最早提出于1958年，近年来逐渐流行。出版多年。与一般的线性AB类功放电路相比，D类功放具有效率高、体积小的特点。

▲ D系列专业数字功率放大器

01.d类功率放大器的工作原理

D类功放设计与AB类功放设计完全不同。此时功放管的线性度意义不大，开关响应和饱和压降更重要。由于功放管处理的脉冲频率是音频信号的几十倍，而且要求保持良好的脉冲前后沿，所以管的开关响应更好。另外，整机的效率在于管道饱和压降造成的管道消耗。因此，饱和管的低压降不仅效率高，而且简化了功率放大管的散热结构。前几年高频大功率管价格昂贵，一定程度上限制了D类功率放大器的发展。目前，小电流控制大电流的金属氧化物半导体场效应晶体管在工业领域得到了广泛的应用，特别是近年来，UHC金属氧化物半导体场效应晶体管在高保真功率放大器中得到了应用，消除了器件的障碍。

调制电路也是D类功放的一个特殊环节。要将20KHz以下的音频调制成PWM信号，三角波的频率至少应为200KHz。如果频率太低，不能满足THD标准的相同要求，则要求无源LC低通滤波器的元器件高，结构复杂。频率高，输出波形锯齿波小，更接近原始波形，THD小。而且，滤波器可以由低值、小尺寸、精度要求相对较差的电感和电容制成，成本也相应降低。但此时晶体管的开关损耗会随着频率的增加而上升，无源器件中的高频损耗和射频的趋肤效应会降低整机的效率。调制频率越高也会造成射频干扰，所以调制频率不能高于1MHz。

同时，三角波形的形状、频率的准确性和时钟信号的抖动都会影响恢复信号与原始信号之间的差异引起的失真。因此，为了实现高保真，许多考虑与数字音频保真相同。

另一个与音质密切相关的因素是驱动输出和负载之间的无源滤波器。低通滤波器在大电流下工作，负载是音箱。严格来说，设计中应该考虑到扬声器阻抗的变化，但是指定一款扬声器作为功放产品是不可行的，所以D类放大器和扬声器的匹配更有发烧友的空间。证明了当失真小于0.5%时，二阶巴特沃兹平坦响应低通滤波器能够满足要求。如果要求更高，需要四阶滤波器，那么就必须考虑成本和匹配。

近年来常用的D类功率放大器都有集成电路芯片，用户只需根据需要设计低通滤波器即可。

02.d类功率放大器的优势

1.D类功率放大器能量转换率高，体积小，可靠性高。D类放大器电池利用率可达90%以上，符合绿色环保要求。

2.D类功率放大器应用广泛，连接的负载阻抗最低值可以很低。另外，无论负载阻抗值如何变化，电池转化率基本上可以说是不变的

3.D类放大器高频、中频、低频无相对变化，声音非常清晰，声像定位非常准确。

4.D类放大器非常适合产品的量产。只要安装了正确的组件，产品就可以有很好的一致性，生产过程中不需要调试，安全可靠。

5.D类放大器可以直接实现群控、遥控、监控等功能，无需增加任何设备。

03.d类功率放大器的缺点

D类功率放大器虽然有很多优点，但也有很多缺点，而这些缺点严重影响了D类功率放大器的发展。现在我具体说说D类功放的缺点。

1.D类功放没有专门的开关。如果安装的功率晶体管与其他器件配合不好，整个产品质量就通不过。

2.D类功率放大器的功率晶体管在初始连接和最终关断期间，靠近地的电位会波动，增加噪声。

3.D类功率放大器的输出电路可能有死区。

4.D类功放的扬声器可能因为某种原因失真。