【導讀】隨著(zhù)汽車(chē)油耗標準的不斷提高（根據美國環(huán)境保護署的規定，2026年每加侖汽油的行駛里程需提升至40英里），汽車(chē)音響設計人員面臨的挑戰是如何提供身臨其境的音頻體驗，同時(shí)減輕車(chē)輛重量并提高整體效率。
如果需要設計汽車(chē)外部放大器，可以通過(guò)增加輸出功率、利用更高阻抗的揚聲器以及在系統中實(shí)施H類(lèi)控制來(lái)升級音頻系統架構，從而增強用戶(hù)體驗。本文將詳細介紹每種方法，包括這些方法對音頻系統重量和性能的影響。
使用更高的電源電壓和更高的輸出電流支持更高的輸出功率
除了原始設備制造商 (OEM) 要求減輕車(chē)輛重量外，消費者還希望獲得出色的音頻性能，能夠在車(chē)內享受身臨其境的音頻體驗。為了開(kāi)發(fā)能帶來(lái)這種體驗的系統，設計人員喜歡集成性能更強大的低音炮：這些低音炮能夠持續輸出震耳欲聾的低音，并提供更大動(dòng)態(tài)范圍（以分貝計量的最低聲音和最高聲音之間的差異）的聲音復制。
為了增加動(dòng)態(tài)范圍以及提高輸出功率，可考慮提高輸入電源電壓。表1展示了在揚聲器阻抗增加時(shí)為了保持75W輸出功率而需要的電源電壓和輸出電流值。
表1：各種通道需求之間的關(guān)系（相同功率）
表2展示了增加的功率需求與電源電壓/輸出電流之間的相關(guān)性。在本例中，為了提高輸出功率，需要在相同的揚聲器阻抗下增加電源電壓和輸出電流。
表2：各種通道需求之間的關(guān)系（增加功率）
為何高阻抗揚聲器可以減輕整體重量
如表1所示，使用高阻抗揚聲器的一個(gè)好處是，在保持相同輸出功率的情況下，輸出電流顯著(zhù)下降。進(jìn)而，由于所需的輸出電流降低，也可以減小銅線(xiàn)的相對尺寸（直徑）。例如，在相同輸出功率下，與4Ω或2Ω揚聲器相比，8Ω揚聲器可以使用直徑更小的銅線(xiàn)，這有助于減輕音頻電纜的重量。圖1所示的簡(jiǎn)化安裝圖展示了一個(gè)六揚聲器汽車(chē)音頻系統，每扇車(chē)門(mén)有一個(gè)中音揚聲器，后部還有兩個(gè)額外的揚聲器，總共需要大約76英尺的銅線(xiàn)來(lái)連接所有揚聲器。
圖 1：連接典型的六揚聲器汽車(chē)音頻系統所需的銅線(xiàn)長(cháng)度
增加揚聲器阻抗的一個(gè)好處是可以減小電纜直徑。再加上通常情況下用于將所有揚聲器連接到音頻外部放大器的布線(xiàn)十分輕量，因此可真正降低音頻系統的整體重量。
實(shí)施 H 類(lèi)控制以?xún)?yōu)化系統效率并進(jìn)一步減輕重量
如圖2所示，在傳統的音頻系統中，為了提供音頻負載所需的峰值功率，電源解決方案通常將所有揚聲器的音頻放大器電源電壓（標記為PVDD）設置為所需的最高電壓。
圖 2：未實(shí)施 H 類(lèi)控制的傳統音頻系統中的 PVDD
實(shí)施“H類(lèi)控制”技術(shù)（使用汽車(chē)D類(lèi)音頻放大器，例如TAS6584-Q1）可以?xún)?yōu)化提供給放大器的PVDD電壓（請參閱圖3），并動(dòng)態(tài)跟蹤音頻波形的包絡(luò )。H類(lèi)控制可以顯著(zhù)提高音頻設計的效率，并節省了原本PVDD電壓固定為42V時(shí)會(huì )耗散的功率。
圖 3：采用H類(lèi)控制的PVDD
為了進(jìn)一步說(shuō)明H類(lèi)控制對效率的影響，讓我們看一下表3中的數據。表3使用基于TAS6584-Q1的汽車(chē)H類(lèi)音頻和跟蹤電源參考設計來(lái)啟用或禁用H類(lèi)控制，比較了系統中的電源輸入 (Pin) 與功耗 (Pout)。利用H類(lèi)控制，升壓電源控制器和音頻放大器之間的系統效率增益接近10%。
表 3：使用 H 類(lèi)控制提高效率
如圖 4 所示，提高效率還可以降低外部放大器的總體功率損耗。
圖 4：不使用 H 類(lèi)控制降低總體功率損耗
為了進(jìn)一步說(shuō)明這一點(diǎn)，讓我們看一下TAS6584-Q1音頻放大器和LM5123-Q1升壓控制器電源在啟用和禁用 H 類(lèi)控制時(shí)的熱像儀圖像，并比較它們的熱特征。圖 5 展示了 H 類(lèi)控制的實(shí)施如何顯著(zhù)降低總熱負荷。
如圖 5 所示，H 類(lèi)控制效率的提高（通過(guò)降低功率損耗）有助于降低熱負荷，從而可以選擇更小的散熱器來(lái)散發(fā)內部熱量。
圖 5：不采用和采用 H 類(lèi)控制時(shí)的溫度對比
表 4：LM15123-Q1 和 TAS6584-Q1 熱成像的溫度比較表
結語(yǔ)
希望本文已經(jīng)清晰地為各位介紹了如何利用更高阻抗的揚聲器和實(shí)施 H 類(lèi)控制來(lái)幫助您開(kāi)發(fā)重量更輕的音頻系統以及外部放大器減輕重量如何轉化為延長(cháng)車(chē)輛續航里程這一優(yōu)勢。這將幫助您在整體音頻設計中加入更多數量的揚聲器通道并為現有數量的汽車(chē)揚聲器增加每個(gè)通道的總體平均輸出功率。
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德州儀器（TI）（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導體公司，致力于設計、制造、測試和銷(xiāo)售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業(yè)、汽車(chē)、個(gè)人電子產(chǎn)品、通信設備和企業(yè)系統等市場(chǎng)。我們致力于通過(guò)半導體技術(shù)讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟實(shí)用，創(chuàng )造一個(gè)更美好的世界。如今，每一代創(chuàng )新都建立在上一代創(chuàng )新的基礎之上，使我們的技術(shù)變得更小巧、更快速、更可靠、更實(shí)惠，從而實(shí)現半導體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應用，這就是工程的進(jìn)步。這正是我們數十年來(lái)乃至現在一直在做的事。 欲了解更多信息，請訪(fǎng)問(wèn)公司網(wǎng)站http://www.ti.com.cn/。
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