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選擇合適的放大器總會涉及在系統類型、成本和性能之間做出權衡。設備性能包括音頻性能、熱性能和功能設置。在這篇博文中，我們將討論如何指定系統額定功率以及如何選擇合適的放大器集成電路器件（IC）用于電聲棒、家庭影院系統、有源音箱或其他產品。

  大多數TI的高功率D類放大器（其實大部分產品為D類放大器）的設計可連續輸出數據表中額定的滿功率，前提是系統的散熱解決方案可提供充分的散熱，以保持設備處于工作溫度范圍內，特別是可保持設備數據表指定的溫度范圍。滿足解決方案散熱要求的熱系統將取決于散熱器尺寸；強制/不強制氣流；設備和散熱器之間的熱界面；及最重要的是，為系統傳遞指定熱試驗（或功率測試）的要求。

  持續功率測試的熱系統要求取決于特定輸出功率/測試條件下放大器的功耗。設備功率損耗取決于在特定輸出功率電平條件下的放大器效率。D類放大器通常在高輸出功率條件下能達到90％或以上的效率，但在空閑損耗和低輸出功率方面，放大器具有更多變化。空閑損耗和高功率效率既取決于MOSFET的尺寸（R_DSON），也取決于放大器的柵極驅動設計。圖1所示為與TI的TPA3251D2放大器IC的輸出功率相比的功率效率和功率損耗的示例。

圖1：TPA3251D2電源效率和功率損耗與輸出功率示例

  一般情況下，音頻信號具有大的波峰因數（平均值和峰值功率之間的比值），并通常被認為具有瞬態低平均功率。圖2所示為從一首音樂產生的振幅容量示例。由于音頻瞬變往往很短，因此盡管振幅高，它們也不會顯著促成系統功率損耗和發熱。

圖2：音樂波形的示例

  波峰因數暗指若系統設計播放恒定正弦波，音頻回放系統的熱要求將會降低，這很可能僅在實驗室測試設置時發生。在1/8的最大輸出功率條件下，當對系統進行熱測試時，功率檢測常被用作音頻材料的替代物。

  此外，您還必須考慮到放大器的實際負載阻抗，因為放大器輸出功率將取決于其負載阻抗。對于現實中的揚聲器，負載阻抗取決于揚聲器的機電性能、其外殼和分頻網絡，并且在頻率側不會變平。相比通過對應于揚聲器最小阻抗的歐姆負載阻抗抽取的功率（通常用于測試），這將進一步降低放大器的平均輸出功率。

圖3：揚聲器阻抗（倒相式音箱）示例

  我們將再次使用TI的TPA3251D2 D類放大器及TI的TPA3250D2作為示例，幫助解釋如何在不同的溫度條件下操作放大器。這兩種設備在類似封裝中具有等效晶粒，但TPA3250D2在印刷電路板（PCB）（墊板朝下）具有一個熱界面，而與散熱器（墊板朝上）相接的TPA3251D2用于冷卻設備。墊板朝上設備的散熱系統使用散熱器，相比使用PCB冷卻設備的墊板朝下設備可更有效地為設備散熱。選擇一個集成線路時，則需要考慮這是否是一個重要的特點，因為散熱器成本高，它的使用成本也更加昂貴。

  表1比較了TPA3250D2和TPA3251D2。這兩種設備都可在相同的電源電壓軌操作，并輸出相同的峰值電流。在音頻系統中，這些設備同樣可大聲播放，并且同樣適合多數揚聲器負載。然而，若系統的功率測試要求需要大的連續輸出功率，或者若該系統具有負載阻抗未知的外部揚聲器，如家庭影院系統，墊板朝上款將提供更多的散熱空間，可能是此類系統的正確選擇。

  對于具有集成揚聲器系統（電聲棒、有源揚聲器）的系統來講，由于散熱器成本降低，墊板朝下款的整體系統成本更低，并因此可能成為優選使用設備，前提是揚聲器負載和功率處于其導熱能力范圍。

表1：TPA3250D2和TPA3251D2對比

  設計具有最佳音頻質量的系統時，選擇正確的放大器非常重要。TPA3250D2與TPA3251D2來自同一設備系列，兩者都可在高功率系統中實現高品質的聽覺體驗。然而，設計系統時，選擇最適合實際系統及其熱需求的正確放大器很重要。如設備墊板朝上和墊板朝下款稍有差別，將影響系統成本和熱性能。若為TPA3250D2和TPA3251D2，該設備的墊板朝上和墊板朝下款在聲音質量或系統效率方面差異不大。

其他信息

• 搜索TI的整個中/高功率D類放大器的組合。

• 從2016年消費電子展上觀看TPA3251D2演示。

• 閱讀TPA3250D2與TPA3251D2數據表。

• 欲了解墊下設備散熱性能的PCB設計詳情，請查看TPA3250D2 PurePath?超高清評估模塊。

• 請參閱其他最近的音頻博客。

原文鏈接：

https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2016/02/29/how-to-select-the-right-amplifier-device