汽车音响主机系统之音频放大器选型

各种型号和价格的汽车正在提供越来越多的娱乐和信息，以提升驾驶和乘车体验。如今工厂安装的主机通常将娱乐、多媒体和驱动程序信息集成到一个模块中；它们提供AM/FM和卫星无线电、音乐和视频CD/DVD播放、导航系统、数据和多媒体端口（USB、蓝牙、线路输入、线路输出、视频输入）、以及普通车辆状态信息。

 

主机确实是汽车音响系统的大脑和核心。现代主机是非常复杂的汽车系统，集成高速处理器和接口线路，非常敏感的信号链模块，高输出功率音频和电源元件密集集成在仪表板的中央。

鉴于这种狭小空间的限制，汽车音响主机系统中印刷电路板（PCB）面积和元件数量的成本高昂。汽车原始设备制造商（OEM）需要做的是增强功能，降低子系统的尺寸，增加差异化。

主机中的音频

图1为典型主机系统的简化方框图。

 

 

图1：典型主机简化方框图（SBD）

从图中，可以注意到：

音频信号的输入前端和输出常常结合到单个编解码器中，由一个或多个模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）组成。

如果音频处理器或系统级芯片（SoC）已集成DAC，就不需要编解码器，因为音频信号链的DAC部分已经集成到混合信号SoC中。

来自外部源的音频线路电平输入由ADC转换成数字采样，并传输到系统的音频处理器或SoC。

在输出端，DAC（集成到SoC或编解码器中）将来自处理器的数字音频信号转换为模拟信号。

因为来自DAC的信号的电压和电流较低，需要音频放大器，提供需要的高电压和高电流信号，以驱动扬声器系统的驱动器。

音频放大器：AB类与D类

汽车系统设计人员在选择用于汽车音响主机系统的最佳音频放大器时基本上有两个选择：AB类或D类。

AB类音频放大器是当今汽车音响系统的标准配件。AB类音频放大器是线性放大器，不产生电磁干扰（EMI），并且不需要许多外部电子元件。但是，AB类音频放大器效率很低，需要散热器和风扇等方式进行大量被动甚至主动的热管理。

另一方面，D类音频放大器是高效的开关放大器，需要非常少的热管理；然而，D类音频放大器需要使用输出电感器，存在EMI问题。

与AB类相比优势越来越明显，系统总成本与AB类系统接近,D类音频放大器变得越来越流行。

效率：扬声器通道。

随着信息娱乐系统变得越来越复杂，汽车厂商纷纷增加扬声器通道数以提高系统的差异化和市场吸引力。主机音频放大器的功率随着所需扬声器通道数的增加而增加，但空间和散热将主机的功耗限制在几瓦以内。

对于基于AB类放大器的主机，可以通过添加外置音频放大器盒或干线放大器解决这个问题，但会增加系统的复杂性和成本也很高。

基于D类放大器的主机的高效率使得其能够满足高通道数系统的功率需求，无需外接音频放大器。其低功耗可以实现在主机中直接使用多个集成电路，提供更具成本效益和简单的解决方案。

 

 

图2：基于D类放大器的主机大大简化了主机的热管理。

TI的高效率汽车D类放大器通过去除风扇和昂贵的铝质散热片降低热耗散和系统总成本；与AB类放大器相比，TI TAS5404-Q1等D类放大器可实现更高的通道数，低音炮2Ω的负载，主机输出功率无需外部放大器。

通过利用小尺寸、低成本、汽车级金属合金电感器，这些D类放大器实现了尺寸非常小的解决方案，仅为10cm2，在空间受限的主机系统中可以实现六个或更多个通道。

本博客系列的第二篇文章将讨论EMI。与此同时，登录在下面发表评论，告诉我您在主机音频设计和空间限制上遇到的问题。

其他信息

查看采用升压转换器的TI Designs 100W高效紧凑汽车放大器参考设计

下载《TAS5404-Q1EVM用户手册》。

观看视频：用于汽车音响主机的TAS5404-Q1低成本、全功能D类音频放大器。