隨著數(shù)字功放（Class D放大器）技術(shù)的快速發(fā)展，大功率、多聲道、高性能功放系統(tǒng)在汽車(chē)音響、專(zhuān)業(yè)音響、家庭影院中廣泛應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)的甲類(lèi)（A類(lèi)）放大器和甲乙類(lèi)（AB類(lèi)）放大器，數(shù)字功放具備高開(kāi)關(guān)頻率、高效率、大功率等優(yōu)勢(shì)，開(kāi)關(guān)頻率大于300KHZ，效率可達(dá)80%以上。

數(shù)字功放能夠保持良好的音頻性能并且提供更加精細(xì)的功率控制和誤差校正，讓用戶(hù)得到更好的音樂(lè)體驗(yàn)。但是，數(shù)字功放的設(shè)計(jì)也會(huì)面臨較大挑戰(zhàn)，如何設(shè)計(jì)高性能、高線(xiàn)性度、低失真的Class D電感成為各大電感廠(chǎng)商努力追求的目標(biāo)。另外，數(shù)字功放在高頻應(yīng)用下可能會(huì)出現(xiàn)噪聲干擾和發(fā)熱問(wèn)題，采用低損耗的磁芯材料和電感線(xiàn)圈設(shè)計(jì)，有利于降低交流損耗，減少發(fā)熱，減少數(shù)字功放噪音，提升音頻系統(tǒng)品質(zhì)。

一、產(chǎn)品概述

為解決數(shù)字功放在高頻應(yīng)用下的噪聲干擾和發(fā)熱問(wèn)題，科達(dá)嘉先后推出了大電流數(shù)字功放電感CPD2320S、CPD3119SA、CPD3122SA等多個(gè)系列。該系列電感采用寬溫低功耗磁芯材料和利茲線(xiàn)線(xiàn)圈繞組，具有低AC損耗，寄生電容小，抗電磁干擾(EMI)性能強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于寬頻寬溫環(huán)境。

其中，CPD3122SA系列已被成功應(yīng)用于英飛凌REF_IRS2461S_5KW數(shù)字功放參考設(shè)計(jì)方案中。CPD3122SA電感值為8.20μH，DCR 為4.25mΩ，飽和電流可高達(dá)72A，可用于高保真音頻系統(tǒng)，如專(zhuān)業(yè)音響、汽車(chē)音響、發(fā)燒友級(jí)別的數(shù)字功放方案設(shè)計(jì)。

大電流數(shù)字功放電感CPD3122SA系列

二、產(chǎn)品特點(diǎn)

1、低損耗、高效率

數(shù)字功放電路屬于高功率密度方案設(shè)計(jì)，輸出效率的高低關(guān)系到功放設(shè)計(jì)的品質(zhì)。由于數(shù)字功放小體積，大功率的特點(diǎn)，整體散熱面積相對(duì)較小，在大電流的設(shè)計(jì)需求下，磁芯損耗相比其他電路拓?fù)湟?。因此，采用低損耗的磁芯材質(zhì)設(shè)計(jì)電感，降低磁芯損耗，可減少磁芯發(fā)熱量，提升整機(jī)的輸出效率很有必要。

科達(dá)嘉大電流數(shù)字功放電感CPD3122SA系列采用寬溫低損耗的錳鋅鐵氧體材質(zhì)，具有極低的磁芯損耗。同時(shí)，電感采用利茲線(xiàn)線(xiàn)圈繞組設(shè)計(jì)，在高頻應(yīng)用下有效降低銅線(xiàn)肌膚效應(yīng)帶來(lái)的交流損耗，具有更好的溫度穩(wěn)定性、更高的輸出效率。

2、寬頻寬溫，良好的線(xiàn)性度

高溫環(huán)境下，電感表面溫度變化會(huì)導(dǎo)致電流線(xiàn)性度和頻率線(xiàn)性度變化，進(jìn)而影響數(shù)字功放的濾波性能，引起音頻系統(tǒng)級(jí)性能降級(jí)。要確保功放高品質(zhì)音質(zhì)輸出，濾波電感需要滿(mǎn)足寬頻寬溫的特性。

另外，電感值在大電流的應(yīng)用條件下會(huì)有不同程度的衰減，這樣會(huì)影響電感電流線(xiàn)性度。試驗(yàn)證明，電感值衰減過(guò)大的時(shí)候，失真度會(huì)隨之增加。因此具有良好的電流線(xiàn)性度（電感的直流偏置能力）的電感器才能使輸出音質(zhì)得到明顯提升。

科達(dá)嘉大電流數(shù)字功放電感CPD3122SA通過(guò)材料選擇、設(shè)計(jì)和工藝創(chuàng)新，在高頻高溫環(huán)境下仍然保持穩(wěn)定的電流線(xiàn)性，保障高音質(zhì)輸出。

3、持續(xù)大電流工作性能

電感表面溫度主要來(lái)自磁芯損耗和線(xiàn)圈銅損。通常工程師在設(shè)計(jì)電感的時(shí)候要根據(jù)應(yīng)用端的需求，平衡磁芯損耗和線(xiàn)圈損耗的占比，合理設(shè)計(jì)線(xiàn)圈結(jié)構(gòu)和磁芯氣隙，將損耗設(shè)計(jì)在控制范圍以?xún)?nèi)。

科達(dá)嘉研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，工藝的優(yōu)化升級(jí)，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景科學(xué)合理選材，最大限度使電感磁損在可控范圍內(nèi)的前提下，降低線(xiàn)圈的直流損耗、渦流損耗，保障電感在持續(xù)大電流工作環(huán)境下的優(yōu)秀電氣性能。CPD3122SA電氣特性受溫度影響小，工作溫度為：-40℃～ +125 ℃，具有優(yōu)秀的抗飽和能力。

電氣特性如下：

CPD3122SA-8R2飽和電流曲線(xiàn)

CPD3122SA-8R2溫升電流曲線(xiàn)

4、抗電磁干擾能力強(qiáng)

數(shù)字功放屬于小體積、高功率密度設(shè)計(jì)，高密度安裝必然帶來(lái)EMC問(wèn)題，科達(dá)嘉數(shù)字功放電感CPD3122SA采用磁屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，抗電磁干擾(EMI)性能強(qiáng)。

三、方案設(shè)計(jì)及應(yīng)用

大電流數(shù)字功放電感CPD3122SA系列可應(yīng)用于數(shù)字功放電路輸出端濾波，已被成功應(yīng)用于英飛凌功率放大器REF_IRS2461S_5KW參考設(shè)計(jì)中，REF_IRS2461S_5KW功率放大器參考設(shè)計(jì)適用于汽車(chē)音響或大功率音頻系統(tǒng)應(yīng)用。

電感器的電感量隨負(fù)載電流偏置而變化，這會(huì)導(dǎo)致音頻輸出失真。磁芯飽和會(huì)顯著增加電感器紋波，從而立即觸發(fā)過(guò)流保護(hù)，因此需要使用飽和點(diǎn)高于峰值負(fù)載電流的電感器。在REF_IRS2461S_5KW參考設(shè)計(jì)中綜合考慮到電感器在溫升條件下的IRMS額定值（1/8額定功率和最大負(fù)載電流的峰值電流），以及ISAT（>52A）和IRMS（>36A）額定值，采取了兩個(gè)8.2μH電感器CPD3122SA-8R2M進(jìn)行串列設(shè)計(jì)，具體如下：

1、原理圖：

英飛凌REF_IRS2461S_5KW原理圖

功率vs.THD+N@4Ω負(fù)載測(cè)試

2Ω、4Ω 和 8Ω負(fù)載下頻率響應(yīng)測(cè)試

2、測(cè)試結(jié)論

英飛凌REF_IRS2461S_5KW參考設(shè)計(jì)方案選擇科達(dá)嘉CPD3122SA-8R2M進(jìn)行輸出濾波，輸出電感的電阻相對(duì)較小，和電容器相對(duì)于負(fù)載電流和電壓的線(xiàn)性度較高。數(shù)字功放在具備高保真的同時(shí),也具備了更高的效率和更大的輸出功率。

四、更多數(shù)字功放電感

為滿(mǎn)足數(shù)字功放小體積、大功率、低失真的設(shè)計(jì)需求，科達(dá)嘉電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了多個(gè)系列的數(shù)字功放電感，如：CPD、CSD、CPE、CSAD等，并有多個(gè)電感產(chǎn)品被應(yīng)用于英飛凌數(shù)字功放參考設(shè)計(jì)中。

科達(dá)嘉數(shù)字功放電感應(yīng)用于英飛凌參考設(shè)計(jì)

科達(dá)嘉電子專(zhuān)注功率電感研發(fā)22年，可根據(jù)客戶(hù)特殊需求快速定制產(chǎn)品。公司擁有CNAS認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室，可自主按照磁性元件產(chǎn)品驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試和認(rèn)證。

審核編輯 黃宇