在不影响音频性能的情况下改善 D 类 EMI 以降低 BOM 成本

设计人员经常选择 D 类音频放大器来驱动各种中等功率应用中的扬声器，例如电视、蓝牙® 扬声器和笔记本电脑。毕竟，与传统的 AB 类相比，D 类具有较低的散热量和相对较高的效率（以延长电池寿命）。如果紧凑的电路板空间很重要，D 类也是有益的。

与 D 类相关的最大挑战是电磁干扰 (EMI)。外部电感电容滤波传统上用于缓解 EMI，但它增加了终端设备的成本、面积和复杂性。

TI 已开发出多个闭环放大器，包括TPA3110（2010 年发布），通过使用先进的闭环功率级显着改善了 EMI。TI 还刚刚发布了TPA3140 D 类音频功率放大器，其中包括多项创新，即使对于长达 1m 的扬声器电缆，也有助于提供真正的无电感器性能。这种无电感器件已经在液晶电视中投入生产，长扬声器电缆使满足 EMI 要求成为一项挑战。

TPA3140D2是一款高效的d类音频功率放大器，适用于以高达10W，6Ω或8Ω（每通道）的桥接式立体声扬声器。

具有扩频控制以及1SPW调制方案的高级EMI抑制技术在满足EMC要求的同时支持在输出中使用价格低廉的铁氧体磁珠滤波器，从而降低系统本.TPA3140D2不仅针对短路和过载提供全面的保护，而且SpeakerGuard™扬声器保护电路还包括一个可调节自动增益限制（AGL），一个可调节功率限制器和一个直流检测电路，用于保护连接的扬声器.AGL可在不发生信号削波的情况下调节最大输出电压，从而增强了扬声器保护效果，提升了音频质量。直流检测及引脚至引脚，引脚接地和引脚至电源短路保护电路可以防止扬声器在生产过程中发生输出直流和引脚短路。同时充分保护输出，防止GND，PVCC，输出至输出短路。短路保护和热护具有自动恢复功能。

TPA3140D2可驱动阻抗低至4Ω的立体声扬声器.TPA3140D2的效率在负载为8Ω时高达90％，无需外部散热器，而且TPA3140D2可在双层印刷电路板（PCB）上实现全功率输出。

边缘速率控制

用于减少 EMI 辐射的一种方法是降低放大器输出转换的压摆率。由于TPA3140使用专有的高性能反馈拓扑，压摆率的降低不会降低总谐波失真 (THD) 或音频质量。图 1 中的快速傅里叶变换 (FFT) 图像显示高频内容减少，边缘较慢。

图 1：没有边缘速率（红色）和边缘速率（黄色）的 EMI 图

扩频时钟

虽然边沿速率控制是在高于 30MHz 的频率范围内衰减 EMI 的有效手段，但它不能解决 D 类放大器开关输出的基本载波频率及其相关谐波，这些谐波落在 30MHz 以下的范围内.

TPA3140包含一种专有算法，可向放大器的时钟电路添加少量频率调制。该算法不会影响放大后的音频质量，但会显着降低开关频率的峰值能量。

EMI 结果

图 2 显示了扬声器电缆长度接近 1m 的电视的 EMI 测试结果。红线是准峰值极限，绿线是平均极限。

图 2：EMI 图：蓝色为准峰值，绿色为平均曲线

音频性能：

· <0.05% THD+N 在 1 W/4 Ω/1 kHz

· <65µV A-wgt 输出噪声

总之，TPA3140 D 类音频功率放大器显着改善了 EMI，允许无电感器运行，从而在不影响音频质量的情况下大幅节省 BOM 成本。