无电感D类音频应用实现极低EMI的技术方案

不过又出现了另外一个问题，图8显示振荡加剧了2MHz~4MHz的频带噪声（如果D类输出电流增加的话，振荡会更加严重）。从理论上讲，谐波分量越高，振幅应该越小，但是，滤波器的谐振频率点改变了这一情况。我们看一下图7.a，与设置4相比，设置3在2MHz~5MHz频带具有更好的噪声抑制能力。最终，设置3在减少振荡方面表现出最佳的调优效果，并且获得了较低的边缘速率，及良好的2MHz~5MHz的EMI裕量。

图8  振荡加剧2MHz~4MHz 频带噪声（设置4）

PCB布局

图9为TI无电感D类音频参考设计电路板(TPA3140D2)。图10是典型的输出应用电路原理图。

   a. 滤波器PCB面积（无电感）         b. 滤波器PCB空间（带电感）

图9 TPA3140 EVM板（左）节约了很多滤波器PCB空间

图10 TPA3140典型输出应用电路原理图

为尽可能减少滤波器电流回路（电流回流至GND），确保电流环路小。
1）将铁氧体磁珠尽可能靠近输出引脚。
2）尽量减少滤波器接地的电流回路（C8至D类接地引脚）
3）尽量确保滤波器和D类设备的底层是一个完整的接地层。
4）如果要添加佐贝尔网络来减少振荡，将佐贝尔网络尽可能靠近滤波器。
5）将缓冲电路尽可能靠近设备的输出引脚。

铁氧体磁珠 设备接地引脚  铁氧体磁珠（上中下）

图10   滤波器布局

顶层              底层

图11   PVCC布局

结论

TI最新无电感D类立体声放大器（TPA3140）使无电感设计在中等功率D类应用中得以实现。根据不同的扬声器线长度和输出功率（电流）要求，音响系统工程师可以使用本文中讲到的一些电路板电平调谐技术，包括铁氧体磁珠选择原则（降低边缘速率）、佐贝尔网络调谐方法（减少振荡）以及适当的PCB布局等，最终，在客户系统级测试中，得以使TPA3140实现足够的EMI裕量。目前用户设计获得的反馈显示，TI TPA3140是一款真正的无电感中等功率D类音频放大器，可以帮助客户在降低系统BOM成本、更小的PCB尺寸、良好的EMC裕量及稳定良好的音频性能等方面取得最佳平衡。