作者：ShreHarsha Rao，德州儀器 (TI) 便攜式音頻產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理
為了說(shuō)明通過(guò) G 類(lèi)音頻放大器實(shí)現(xiàn)的電池使用時(shí)間增加情況，我們的計(jì)算均基于如下值：
PBATT：電池功率
VBATT：電池電源電壓
IBATT：電池電源電流
VDD：DC/DC 轉(zhuǎn)換器輸出電壓
PDD：DC/DC 轉(zhuǎn)換器輸出功率
VOUT：負(fù)載電壓
RL：負(fù)載阻抗
POUT：負(fù)載功耗
IOUT：負(fù)載電流
一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 AB 類(lèi)放大器中，電源電流等于輸出電流 (IBATT = IOUT)。使用 G 類(lèi)（降壓轉(zhuǎn)換器）時(shí)，電源電流（電池）為輸出電流的一部分，其以公式 IBATT = IDD x VDD/VBATT 表示。
假設(shè)一個(gè)放大器，驅(qū)動(dòng) 32 Ohm 負(fù)載的 200 mVRMS，則負(fù)載輸出電流為：IOUT = VOUT/RL = 200mVRMS/32Ω = 6.25 mA。假定靜態(tài)電流為 1 mA (IDDQ)，則放大器吸取的總電流為：IBATT = 7.25 mA。
那么，AB 類(lèi)放大器吸取的總功率的計(jì)算方法如下（假設(shè)為一塊 4.2V 的鋰離子即Li-Ion 電池）：
PBATT (Class-AB)= VBATT x IBATT = 4.2V x 7.25 mA = 30.45 mW Eq. 1
就 G 類(lèi)放大器而言，其電壓軌均由一個(gè)開(kāi)關(guān)式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生，供給功率取決于 DC/DC 轉(zhuǎn)換器輸出電壓和效率。假設(shè) DC/DC 轉(zhuǎn)換器輸出電壓為 1.3V，則計(jì)算方程式為：
PDD = VDD*IDD = 1.3v * 7.25mA = 9.425 mW Eq. 2
總供給功率為 DC/DC 轉(zhuǎn)換器輸出功率除以 DC/DC 轉(zhuǎn)換器效率。假設(shè)降壓效率為90%，則向 G 類(lèi)放大器提供的總功率為：
PBATT (Class-G) = PDD/90% = 11.09 mW Eq. 3
這時(shí)，相同條件下，相比 AB 類(lèi)放大器，G 類(lèi)耳機(jī)放大器吸取的功率少了約 3 倍。功耗的降低程度與 VBATT/VDD 成正比例關(guān)系。在我們的舉例中，其為 (4.2/1.3)*轉(zhuǎn)換器-效率 = (4.2/1.3)*0.9 = ~3
電池省電情況如圖 1 所示。這里，我們使用由一塊鋰離子電池供電的完全相同的音頻輸入，對(duì)比兩個(gè) AB 類(lèi)和 G 類(lèi)耳機(jī)放大器。正如我們所觀察到的那樣，相比 AB類(lèi)放大器（70 小時(shí)），G 類(lèi)耳機(jī)放大器的電池使用時(shí)間（150小時(shí)）長(zhǎng)了 2 倍多。對(duì)使用便攜式音頻設(shè)備的終端用戶(hù)來(lái)說(shuō)，這就意味著更長(zhǎng)的音樂(lè)播放時(shí)間和通話時(shí)間。
圖 1 電池放電曲線表明 G 類(lèi)放大器比 AB 類(lèi)放大器擁有更長(zhǎng)的工作時(shí)間
總之，G 類(lèi)音頻放大器拓?fù)涫茿B 類(lèi)拓?fù)涞囊环N改版，其擁有自適應(yīng)電源，可隨音頻源而變化。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)降低了功耗，提高了效率，從而為使用 G 類(lèi)放大器拓?fù)涞亩鷻C(jī)帶來(lái)更長(zhǎng)的電池使用時(shí)間。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介
ShreHarsha Rao 現(xiàn)任 TI 便攜式音頻產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理。他畢業(yè)于得克薩斯大學(xué) (University of Texas)，獲電子工程碩士學(xué)位。
