利用 G 类音频放大器延长电池使用时间(2)

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简介: G 类音频放大器拓扑是AB 类拓扑的一种改版,其拥有自适应电源,可随音频源而变化。这种拓扑结构降低了功耗,提高了效率,从而为使用 G 类放大器拓扑的耳机带来更长的电池使用时间。

为了说明通过G类音频放大器实现的电池使用时间增加情况,我们的计算均基于如下值:

PBATT:电池功率

VBATT:电池电源电压

IBATT:电池电源电流

VDD:DC/DC转换器输出电压

PDD:DC/DC转换器输出功率

VOUT:负载电压

RL:负载阻抗

POUT:负载功耗

IOUT:负载电流

一个标准的AB类放大器中,电源电流等于输出电流(IBATT= IOUT)。使用G类(降压转换器)时,电源电流(电池)为输出电流的一部分,其以公式IBATT= IDDx VDD/VBATT表示。

假设一个放大器,驱动32Ohm负载的200 mVRMS,则负载输出电流为:IOUT= VOUT/RL= 200mVRMS/32Ω= 6.25 mA。假定静态电流为1 mA (IDDQ),则放大器吸取的总电流为:IBATT= 7.25 mA。

那么,AB类放大器吸取的总功率的计算方法如下(假设为一块4.2V的锂离子即Li-Ion电池):

PBATT(Class-AB)= VBATTx IBATT= 4.2V x 7.25 mA = 30.45 mWEq. 1

就G类放大器而言,其电压轨均由一个开关式DC/DC转换器产生,供给功率取决于DC/DC转换器输出电压和效率。假设DC/DC转换器输出电压为1.3V,则计算方程式为:

PDD= VDD*IDD= 1.3v * 7.25mA = 9.425 mWEq. 2

总供给功率为DC/DC转换器输出功率除以DC/DC转换器效率。假设降压效率为90%,则向G类放大器提供的总功率为:

PBATT(Class-G) = PDD/90% = 11.09 mWEq. 3

这时,相同条件下,相比AB类放大器,G类耳机放大器吸取的功率少了约3倍。功耗的降低程度与VBATT/VDD成正比例关系。在我们的举例中,其为(4.2/1.3)*转换器-效率= (4.2/1.3)*0.9 = ~3

电池省电情况如图1所示。这里,我们使用由一块锂离子电池供电的完全相同的音频输入,对比两个AB类和G类耳机放大器。正如我们所观察到的那样,相比AB类放大器(70小时),G类耳机放大器的电池使用时间(150小时)长了2倍多。对使用便携式音频设备的终端用户来说,这就意味着更长的音乐播放时间和通话时间。

利用 G 类音频放大器延长电池使用时间(2)

图1电池放电曲线表明G类放大器比AB类放大器拥有更长的工作时间

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