1.前言

由電池供電音頻系統(tǒng)的設(shè)計人員希望實現(xiàn)兩個目標(biāo)：延長播放時間和降低成本。雖然較舊的傳統(tǒng) D 類放大器是可靠的，但它們在便攜式系統(tǒng)中消耗過多功率，使得這些目標(biāo)難以實現(xiàn)。

數(shù)字輸入 D 類放大器已用于電視音頻近十年。為電視設(shè)計的放大器的問題在于它們不是為了節(jié)省功率而設(shè)計的。這些放大器設(shè)計為在最大輸出（通常為 24V 左右）時的效率為 85%。大多數(shù)便攜式系統(tǒng)和智能揚聲器在該電壓的一半下運行，運行效率降低到 60% 左右。這意味著從電池發(fā)送到放大器的電壓中有 40% 對聲音輸出沒有貢獻(xiàn)。這意味著放大器會浪費 20% 到 40% 的電池電量作為熱量。

對于在線電源運行的智能揚聲器，低效的放大器會導(dǎo)致放大器周圍的內(nèi)部溫度顯著升高，即使在空閑時也是如此。接觸外殼時感覺過熱的過熱也會對其他組件的壽命產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致系統(tǒng)過早出現(xiàn)故障和產(chǎn)品退貨。所有這些都會導(dǎo)致制造商失去信任。

將存儲在電池中的化學(xué)能高效轉(zhuǎn)換為揚聲器輸出的聲能的核心挑戰(zhàn)在于管理輸出信號的電壓需求。解決這個問題將延長電池壽命。許多電池供電的音頻系統(tǒng)設(shè)計人員正在尋找多種經(jīng)濟實惠的方法來更好地管理放大器的能源需求。TI 明白一種方法無法處理所有電池供電的系統(tǒng)，因此 TI 的新型音頻放大器以三種不同的方式降低了功耗。

2.具有內(nèi)部H類升壓控制
1S 電池的 10W 電池供電系統(tǒng)的最佳選擇是具有由算法控制的內(nèi)置超前 H 類升壓的放大器。放大器直接連接到電池，算法解釋輸出信號并控制升壓以僅提供所需的電壓。前瞻過程通過持續(xù)分析音頻信號并管理升壓輸出，同時將功耗保持在一個小范圍內(nèi)，從而將功耗與音頻輸出相匹配。這種包絡(luò)跟蹤方法可將音頻功耗降低多達(dá) 40%。我們可以將其視為增強的巡航控制。
如圖 1 所示，在 TI 進(jìn)行的測試表明，這種方法可以將電池壽命延長 40%。

圖1 ：H類升壓的電池壽命比較

3.Y -bridge 多電平電壓輸入
Y-bridge 輸入適用于空閑時間較長的設(shè)備，如智能音箱。此類設(shè)備在一天中的大部分時間都處于空閑狀態(tài)，但放大器在此期間會消耗功率。Y 橋多電平輸入在空閑時從 3V 軌消耗功率，并根據(jù)需要動態(tài)切換到高壓軌。圖 2 顯示了在低電壓下工作時的效率增益。連接簡單，放大器動態(tài)切換，無需軟件或外部控制。

· Y 橋是一種創(chuàng)新技術(shù)，允許放大器同時連接到高低壓輸入。例如，我們可以將放大器連接到 3.3V 調(diào)節(jié)軌和 15V 調(diào)節(jié)軌。放大器根據(jù)提供所需輸出電平所需的功率在高電壓軌和低電壓軌之間動態(tài)轉(zhuǎn)換。假設(shè)系統(tǒng)中的其他一切都相同，Y 橋提供運行期間所需的所有功率，同時將空閑功耗降低 80% 以上。

圖2 ：在低功率水平和待機模式下提高效率

· Hybrid-Pro外部H類升壓控制大型藍(lán)牙的揚聲器或智能揚聲器，在需要更高輸出時，系統(tǒng)通過 Hybrid-Pro 外部 H 類控制算法 TI 持續(xù)分析音頻信號，外部 DC 通過向 / DC 轉(zhuǎn)換器提供反饋，放大器的電壓可以根據(jù)需要增加。當(dāng)以低音量播放或需要低輸出時，這會降低電壓。圖 3 顯示了這個動態(tài)過程的波形。它顯示了隨著音頻信號波動的電壓變化。與標(biāo)準(zhǔn)功放相比，Hybrid-Pro 模式可將電池壽命延長 20% 以上。

圖3 ：Hybrid-Pro外部H類升壓控制

電池供電系統(tǒng)和智能揚聲器都有自己的功率要求，但兩者都需要傳統(tǒng) D 類放大器無法實現(xiàn)的高效率。TI 的數(shù)字輸入放大器產(chǎn)品組合可幫助我們延長播放時間并控制成本，同時保持高品質(zhì)聲音。