系統(tǒng)主機(jī)：理解汽車音頻放大器系統(tǒng)需求—第1部分

各種型號(hào)和價(jià)格的汽車正在提供越來(lái)越多的娛樂(lè)和信息，以提升駕駛和乘車體驗(yàn)。如今工廠安裝的主機(jī)通常將娛樂(lè)、多媒體和驅(qū)動(dòng)程序信息集成到一個(gè)模塊中；它們提供AM/FM和衛(wèi)星無(wú)線電、音樂(lè)和視頻CD/DVD播放、導(dǎo)航系統(tǒng)、數(shù)據(jù)和多媒體端口（USB、藍(lán)牙、線路輸入、線路輸出、視頻輸入）、以及普通車輛狀態(tài)信息。

主機(jī)確實(shí)是汽車音響系統(tǒng)的大腦和核心?，F(xiàn)代主機(jī)是非常復(fù)雜的汽車系統(tǒng)，集成高速處理器和接口線路，非常敏感的信號(hào)鏈模塊，高輸出功率音頻和電源元件密集集成在儀表板的中央。

鑒于這種狹小空間的限制，汽車音響主機(jī)系統(tǒng)中印刷電路板（PCB）面積和元件數(shù)量的成本高昂。汽車原始設(shè)備制造商（OEM）需要做的是增強(qiáng)功能，降低子系統(tǒng)的尺寸，增加差異化。

主機(jī)中的音頻

圖1為典型主機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化方框圖。

圖1：典型主機(jī)簡(jiǎn)化方框圖（SBD）

從圖中，可以注意到：

音頻信號(hào)的輸入前端和輸出常常結(jié)合到單個(gè)編解碼器中，由一個(gè)或多個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）組成。

如果音頻處理器或系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）已集成DAC，就不需要編解碼器，因?yàn)橐纛l信號(hào)鏈的DAC部分已經(jīng)集成到混合信號(hào)SoC中。

來(lái)自外部源的音頻線路電平輸入由ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字采樣，并傳輸?shù)较到y(tǒng)的音頻處理器或SoC。

在輸出端，DAC（集成到SoC或編解碼器中）將來(lái)自處理器的數(shù)字音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。

因?yàn)閬?lái)自DAC的信號(hào)的電壓和電流較低，需要音頻放大器，提供需要的高電壓和高電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器。

音頻放大器：AB類與D類

汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在選擇用于汽車音響主機(jī)系統(tǒng)的最佳音頻放大器時(shí)基本上有兩個(gè)選擇：AB類或D類。

AB類音頻放大器是當(dāng)今汽車音響系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配件。AB類音頻放大器是線性放大器，不產(chǎn)生電磁干擾（EMI），并且不需要許多外部電子元件。但是，AB類音頻放大器效率很低，需要散熱器和風(fēng)扇等方式進(jìn)行大量被動(dòng)甚至主動(dòng)的熱管理。

另一方面，D類音頻放大器是高效的開(kāi)關(guān)放大器，需要非常少的熱管理；然而，D類音頻放大器需要使用輸出電感器，存在EMI問(wèn)題。

與AB類相比優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯，系統(tǒng)總成本與AB類系統(tǒng)接近，D類音頻放大器變得越來(lái)越流行。

效率：揚(yáng)聲器通道。

隨著信息娛樂(lè)系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，汽車廠商紛紛增加揚(yáng)聲器通道數(shù)以提高系統(tǒng)的差異化和市場(chǎng)吸引力。主機(jī)音頻放大器的功率隨著所需揚(yáng)聲器通道數(shù)的增加而增加，但空間和散熱將主機(jī)的功耗限制在幾瓦以內(nèi)。

對(duì)于基于AB類放大器的主機(jī)，可以通過(guò)添加外置音頻放大器盒或干線放大器解決這個(gè)問(wèn)題，但會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本也很高。

基于D類放大器的主機(jī)的高效率使得其能夠滿足高通道數(shù)系統(tǒng)的功率需求，無(wú)需外接音頻放大器。其低功耗可以實(shí)現(xiàn)在主機(jī)中直接使用多個(gè)集成電路，提供更具成本效益和簡(jiǎn)單的解決方案。

TI的高效率汽車D類放大器通過(guò)去除風(fēng)扇和昂貴的鋁質(zhì)散熱片降低熱耗散和系統(tǒng)總成本；與AB類放大器相比，TI TAS5404-Q1等D類放大器可實(shí)現(xiàn)更高的通道數(shù)，低音炮2Ω的負(fù)載，主機(jī)輸出功率無(wú)需外部放大器。

通過(guò)利用小尺寸、低成本、汽車級(jí)金屬合金電感器，這些D類放大器實(shí)現(xiàn)了尺寸非常小的解決方案，僅為10cm2，在空間受限的主機(jī)系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)六個(gè)或更多個(gè)通道。

本博客系列的第二篇文章將討論EMI。與此同時(shí)，登錄在下面發(fā)表評(píng)論，告訴我您在主機(jī)音頻設(shè)計(jì)和空間限制上遇到的問(wèn)題。

審核編輯：金巧