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第六節(jié)TAS5411-Q1：高效又可靠的D類功放

前面的五節(jié)談及了接口、電源兩方面的內(nèi)容，在最后一節(jié)，我們把重點放在性命攸關(guān)的緊急呼叫系統(tǒng)（ecall）。本節(jié)內(nèi)容將會探討緊急呼叫（ecall）系統(tǒng)的音頻部分，也會為大家選擇音頻放大器提供一些建議，并且會介紹TI在汽車應用（如T-BOX中）的D類音頻放大器明星產(chǎn)品。

許多政府機構(gòu)已經(jīng)考慮在汽車中必須安裝緊急呼叫（eCall）系統(tǒng)。如果發(fā)生嚴重的交通事故，eCall系統(tǒng)將自動與緊急救援人員聯(lián)系，將GPS定位發(fā)送到當?shù)鼐o急救援服務部門，并無線發(fā)送安全氣囊和碰撞傳感器信息。據(jù)歐盟委員會反饋，eCall將減少50％的緊急救援服務響應時間，從而能夠減少人們受傷的嚴重程度甚至挽救生命。

圖1為典型的eCall系統(tǒng)框圖，有時候也會稱之為遠程信息處理控制單元。有以下幾個點需要注意：

音頻信號的輸入和輸出通常會合并在一個編解碼器（CODEC）中，CODEC包括一個ADC和一個DAC。TI的TLV320AIC3104-Q1也是這么一款低功耗的CODEC，可幫助電池節(jié)省能量、延長通話時間。在極少數(shù)情況下，音頻處理部分也會由兩個ADC或兩個DAC組成。

音頻信號路徑一般通過口頭電話將駕駛員連接到緊急服務，因此大多數(shù)系統(tǒng)總共只需要一個通道。這意味著只需要一個麥克風、一個ADC、一個DAC、一個D類功放和一個揚聲器。

CODEC本身可以集成嵌入式miniDSP，用于在數(shù)字域中進行音頻處理。帶有miniDSP的CODEC可減輕處理器計算的負擔。

在某些情況下，可能不需要CODEC，例如如果使用的是數(shù)字麥克風可以直接連接到處理器。盡管實現(xiàn)最大的抗擾度所需的成本更高，但通過使用數(shù)字輸入D類音頻放大器，音頻信號路徑可以一直保持數(shù)字狀態(tài)直至到達放大器。

ADC（集成于CODEC內(nèi)部）將來自外部的模擬音頻輸入轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并饋入系統(tǒng)的處理器。

在輸出端，DAC（集成于CODEC內(nèi)部）將來自處理器的數(shù)字音頻信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。

由于DAC的輸出信號電壓以及電流較低，驅(qū)動能力較弱，因此需要音頻放大器提供更高電壓、電流以及驅(qū)動功能，以驅(qū)動揚聲器系統(tǒng)發(fā)聲。

eCall系統(tǒng)由備用電池供電運行，因此即使發(fā)生事故中斷了與汽車電池的連接，它仍能正常工作。

音頻功率放大器將診斷的結(jié)果持續(xù)發(fā)送給處理器。

音頻放大器：AB類與D類

音頻放大器通常有兩種選擇：AB類或D類。

AB類音頻放大器是當今汽車音頻的標準。它屬于線性放大器，不會產(chǎn)生電磁干擾（EMI），并且不需要很多外部電子組件。但是，它效率極低，并且需要加入大量的被動式或主動式散熱管理，例如散熱器和風扇。

另一方面，D類音頻放大器是高效的開關(guān)放大器，幾乎不需要散熱管理。但是，它們確實需要加輸出電感來改善EMI問題。

eCall系統(tǒng)中音頻放大器的設計權(quán)衡

eCall系統(tǒng)的備用電池為音頻放大器的選擇提出了一個有趣的設計挑戰(zhàn)：如何在采用必需的且可能很昂貴的備用電池的同時降低成本？（備用電池可能由一個或多個具有不同電池化學成分的單個電池組成。）

前面提到，AB類音頻放大器不會產(chǎn)生EMI，并且不需要許多外圍電子組件，但是它們的效率非常低。這意味著在eCall系統(tǒng)中，備用電池產(chǎn)生的電荷大部分會作為熱量消耗掉。這種低效率帶來了很高的成本：因為許多eCall系統(tǒng)要求緊急救援服務與駕駛員之間的“通話時間”在10到20分鐘，使用AB類放大器的系統(tǒng)可能需要額外的電池才能滿足此要求。

而D類放大器的高效特性使其非常適合用于eCall系統(tǒng)；它們的高效意味著電量較低的電池（如果選擇正確的化學成分，可能僅需單節(jié)電池）也足夠為eCall系統(tǒng)供電。這樣可以顯著降低系統(tǒng)總成本以及重量和尺寸。

除了需要考慮效率問題以外，eCall設計人員還需要考慮eCall系統(tǒng)在發(fā)生事故后是否仍然可以正常工作。集成了診斷功能的D類音頻放大器可以將診斷結(jié)果傳送給處理器。

在發(fā)生事故的情況下，集成診斷功能有助于判斷揚聲器是否仍處于連接狀態(tài)，以便駕駛員與緊急救援服務之間進行口頭交流?；蛘撸绻诎l(fā)生事故情況下?lián)P聲器的連接意外斷開，則可以幫助緊急救援服務人員得知駕駛員的健康狀況無法通過口頭確認。

助力于T-BOX的TAS5411-Q1

與AB類放大器相比，TI車規(guī)級D類放大器的高效特性可以減少昂貴的高電量電池的使用，從而減少散熱并降低整個系統(tǒng)的成本。

TAS5411-Q1是具有集成診斷和保護功能的D類8W音頻放大器。不僅效率高有助于節(jié)省電池電量，而且在事故導致?lián)P聲器斷開連接的情況下可以檢測到空載。除此之外，它還有以下特點：

輸入電壓范圍為4.5-18V。在負載為4Ω且THD+N小于10%時的輸出功率為8W，效率可達83%。

單聲道橋接負載(BTL) D類功率放大器，支持差分模擬輸入。

采用可調(diào)功率限制器的Speaker Guard? 揚聲器保護。

75dB電源紋波抑制比(PSRR)。

負載診斷功能

負載開路或短路；

輸出到電源和輸出到接地短接。

保護和監(jiān)控功能

短路保護；

40V負載突降保護，符合ISO-7637-2標準 ；

在音樂播放的同時進行輸出直流電平檢測；

過熱保護；

過壓及欠壓保護。

當然除了TAS5411-Q1之外，TI還有更多Class D的音頻放大器可供選擇，如下表1所示

表-1D類功放選型

綜上所述，在汽車應用如T-BOX中，TI的Class D音頻功放如TAS5411-Q1，高效又可靠，是性命攸關(guān)的eCall系統(tǒng)的絕佳搭檔，能為您的出行保駕護航！

審核編輯：金巧