1.导言
音频功率扩大器首要归结为四大类：
Class A、Class B、Class AB、Class D.
CLASS A是一种彻底的线性扩大方法的扩大器。选用单个晶体管扩大，发热大功率低，但失真率极低。Class B也被称为线性扩大器，运用两个晶体管对正负信号进行线性扩大，无信号时正负通道处于封闭的状况，即无功率丢失，易发生跨过失真。Class AB兼具A类与B类功放的优势的一种规划。与B类相同的是选用两个晶体管扩大正负信号，不同的则是在两者交越处邻近使得两个晶体管均有弱小导通以战胜B类功放的交越失真。
因而AB类具有B类功率的一起，失真度很挨近A类功放。而D类功放与其他功放类型有着彻底不同的作业原理，它选用高速开关管对信号进行扩大。因为开关进程损耗极小，功率一般可到达90%以上，并且体积和分量方面也极具优势。近些年，跟着开关技能的不断开展以及环保节能成为全球的主基调，D类功放越来越盛行，并敏捷成为功率扩大器的干流类型。其间关于怎么进一步进步D类功放的功率以及D类功放的功能也成为广阔工程技能人员的方向和方针。而其间PWM调制技能也就孕育而生。
2.D类功放
2.1 拓扑结构
D类功放首要分为半桥、半桥并联、全桥、全桥并联。
2.2 体系结构
D类功放体系依照结构能够分为：信号处理部分、脉宽调制部分、驱动部分、功率输出部分（见图1-2）。信号处理部分进行噪声滤除和增益调理，有些内置音效的功率扩大器，会在该部分参加音效处理。脉宽调制部分担任将模仿音频信号调制成PWM信号。PWM信号经过驱动电路和功率输出部分，扩大PWM信号并经过LC低通滤波取得所需的模仿扩大信号用以推进喇叭发出声音。
PWM信号直接关系到模仿扩大部分的失真度。在其它部分相同的情况下，选用不同的调制方法有着不同的成果，而相同的调制方法在不同的调制参数下成果也不尽相同。
3.PWM调制类型
PWM技能现已经过多年开展，现在现已较为老练。经过对PWM部分进行改进，也衍生了较多的所谓E类G类T类功放。而就根本原理而言，他们仍然归于D类功放。定频脉宽调理因为结构简略，在曩昔的D类功放产品中占有了首要方位，特别是中小功率的D类功放中尤为常见。带反应的自激式脉宽调制则多在500瓦乃至更高的功率上运用。
3.1 定频脉宽调制
3.1.1 根本原理
定频调制的根本原理是：选用三角波作为载波，将被扩大信号一起输入比较器进行比较，得到宽窄纷歧但周期共同的脉冲波形（见图1-1）。此种波形在频谱中含有很多的信号频谱成分，经过恰当的滤波器便可还原成原始信号波形。图2-1中给出了双极性SPWM调制的时序波形。
3.1.2 运用剖析
在定频PWM调制中，选用开环方法最多。因为输出信号没有参加PWM调制，该类功放产品结构较为简略，调试也较为便利。
可是所带来缺点也清楚明了：因为没有带反应，体系较简略被搅扰到，特别是电源的动摇，严峻的限制着这类功放的功能。确保满意安稳的电源也是该类功放获取杰出功能的必备条件。可是因为频率固定在大功率输出时，关于功率输出开关管提出了更高的要求。在EMC方面也显现出来缺乏：在输出开关噪声的功率谱中，也较为会集在载波频率的奇次谐波傍边。
3.1.3 改进与开展
闭环定频调制则是开环定频调制的改进版别。经过引进负反应，能够下降功放关于电源的依靠。因为引进负反应，电源在必定规模内的动摇，并不会引起功放输出波形的改变。在必定程度上战胜开环定频调制的缺点，进步了体系的失真度目标。可是在大功率输出和EMC方面仍然没有任何的改进。
参加负反应进行调制在必定程度上能够进步THD方面的目标，可是仍然不能改进EMC问题以及处理大功率问题。
3.2 闭环变频自激脉宽调制
3.2.1 根本原理
变频自激调制的根本原理是：运用负反应体系输出信号跟从输入信号的原理，经过积分推迟以及比较器整形输出近似PWM波形。此种方法输出的PWM波形跟着输入信号的改变，占空比在改变的一起输入周期也在改变。因为在大信号积分进程需求更多的时刻用以抵消差错，积分周期的延伸导致PWM频率变低。
3.2.2 运用剖析
单闭环变频自激调制，运用反应环路结合运算扩大器和比较器经过体系闭环自激的方法发生P W M波形，该方法因为P W M信号波形是由自激发生，省去了PWM操控器。而负反应参加PWM调制，使得它有着先天的高保真优势。一起因为信号不断加大，反应深度的加强，载波频率不断走低，下降了开关频率。相关于定频PWM而言，而跟着开关频率的下降也促进开关损耗下降。在输出相同功率的前提下，此种PWM调制形式能够下降对MOSFET和散热器的要求，一起本钱也得到了很好的操控。
因而，该调制形式在大功率（300W）以上的功放产品中得到广泛运用。因为输出波形为沟通信号，跟着波形崎岖，载波频率随之改变，载波频率将在一个较大的规模（如：200-400kHz）内动摇，EMC的噪声频率将会较均匀的散布在必定区域内。因而EMC方面的问题也得到必定的改进。闭环反应信号能够从LC滤波之前反应，也可从负载喇叭端反应。前者体系较为安稳，失真度稍逊。后者在负载有较大改变时，可能会呈现不安稳的现象。因为反应信号为喇叭端，所以LC的非线性失真能够得到很好的按捺，因而失真度方面较有优势。
3.2.3 改进与开展
跟着变频自激调制方法的运用越来越多，相应的优化技能也得到了开展。比较简略的如：积分环节运用二阶积分电路。杂乱的则是双闭环是双闭环的引进：既在LC滤波前反应，又包括喇叭端的反应。运用双反应的意图能够带来安稳性和保真度方面的两层优点。现在在少量发烧级功放产品上有运用。当然双反应关于参数的依靠和器材的模型化要求较高，各方面的精确性均会影响到实践作用。此种运用一旦被工程技能人员广泛把握，D类功放的功能也将全面得到进步。
4.体系仿真
仿真选用MATLAB进行仿真。根本仿真环境为：电源电压为+/-160V，负载阻抗40ohm;5000Hz音频信号;调制载波频率为200k-400kHz.滤波电感为60uH，滤波电容为0.2uF.首要测验目标为THD.
4.1 定频脉宽调试仿真
4.1.1 依据200kHz载波下的仿真成果及200kHz载波作为仿真剖析事例
未加A记权情况下THD到达10%，该目标只能满意入门级功放的规范。该图3-2中的黄色部分波形线条上载波显着且起伏较高。图3-3中200kHz方位能量谱较高且会集，仅低过信号波形30dB.EMC方面具有较多的问题。
4.1.2 依据200kHz载波下的仿真成果及剖析
400kHz载波作为仿真剖析事例，未加A记权情况下THD到达2.8%，该目标能够满意大都家庭功放的运用要求，但仍然不能运用于专业功放。载波峰值低于信号起伏40dB.
进步载波频率后无论是在失真方面仍是在EMC方面均有较高起伏的改进。由此能够判别：运用更高频率的载波将会进一步进步功放功能。但是高频率的载波需求更高快速的器材，在现有技能情况下将会遭受本钱大幅进步的问题，且大功率的高速器材更是难以做大。
4.2 闭环自激变频脉宽调制
比较器推迟不能高于30ns.空载400kHz载波，满载200kHz时的仿真成果：
闭环自激调制形式下，频率规模在200-400kHz间移动，未加A计权条件下THD到达了0.7%.在实践运用中参加A计权，THD可低于0.1%，即可满意专业级HIFI功放的要求。载波频谱分摊到各个频率段，起伏低于信号起伏55dB，作用较抱负。
5.定论
定频脉宽调制结构简略，小功率运用本钱低价又可满意大都普通用户要求。自激变频脉宽调制结构较杂乱，在功能方面特别大功率功放方面具有较高优势。依据用户需求和运用领域，挑选最适合的，才是科技和运用的最佳结合点。
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