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Vorwort
Digitale Leistungsverstärker zeichnen sich durch geringe Verzerrung, niedriges Rauschen und einen weiten Dynamikbereich aus. In Bezug auf Klangwärme/Kühle, Auflösung und die Wirkungskraft tiefster Frequenzen sind sie mit traditionellen Leistungsverstärkern nicht vergleichbar.
Entwicklung von Induktoren für digitale Leistungsverstärker
Der digitale Leistungsspule, auch bekannt als Klasse-D-Leistungsspule, wird hauptsächlich zur Filterung am Ausgang von digitalen Leistungsverstärkerschaltungen verwendet, um den Entwurfsanforderungen an hohe Klangqualität und geringe Verzerrung zu entsprechen. Im Bereich der Leistungsverstärker wurden zunächst offene I-förmige Spulen für die Ausgangsfilterung eingesetzt. Diese Art von Spule hat einen schlechten Stromwiderstand und neigt zum Erhitzen, daher wird sie nur in Niedrigleistungsentwürfen verwendet. Aufgrund ihrer offenen Struktur verfügt sie außerdem über eine relativ schlechte Strahlungsstörungsunterdrückung. Anschließend wurden geschirmte Steckspulen eingeführt, die die Störfestigkeit verbesserten. Jedoch, aufgrund der Einschränkungen der Kernmaterialcharakteristiken, sind sie äußerst anfällig für Sättigung und bleiben weiterhin auf einige Niedrigleistungsentwürfe beschränkt. Gleichzeitig verwenden Hochleistungs-Ausgangsentwürfe im Allgemeinen Toroidalspulen aus Eisenpulkmaterialien. Toroidalspulen haben sich stark in Bezug auf Störfestigkeit und Leistung verbessert, aber aufgrund der relativ niedrigen Permeabilität ihrer Materialien müssen viele Windungen vorgenommen werden, um den Entwurfsanforderungen gerecht zu werden, was zu einem großen Produktvolumen führt, viel PCB-Fläche beansprucht und das Eisenpulkmaterialeine schlechte Linearität aufweist, was leicht zu Verzerrungen führt und die Klangqualität beeinträchtigt.
Daher ist die Auswahl von Filterinduktoren bei der Gestaltung von Konzepten mit kleinem Volumen und hoher Leistungsausgabe allmählich zu einem zentralen Anliegen für Ingenieure geworden.
Digitale Leistungsinduktoren
Um den Entwurfsanforderungen von kompakter Größe, hoher Leistung, geringer Strahlung und niedrigem Verzerrungsniveau gerecht zu werden, hat CODACA Electronics mehrere Serien von digitalen Leistungsinduktoren entwickelt, wie CPD, CSD, CPE, CSAD usw. Insgesamt wurden 31 Serien und 160 Spezifikationen erfolgreich in verschiedene Klassen-D Hochleistungsverstärkerkonzepte integriert.
Anwendung im Schema-Design
Im Folgenden wird die Infineon EVAL_AUDAMP24-Evaluierungsplatine vorgestellt, ein zweikanaliger, 225W/Channel (4Ω bei ±43V) oder 250W/Channel (8Ω bei ±63V) Halbbrückendigitalleistungsverstärker, der für hochwertige Hi-Fi-Audiosysteme konzipiert wurde. Diese Evaluierungsplatine demonstriert die Umsetzung von Schutzschaltungen und das Design einer optimalen PCB-Layouts unter Verwendung von IGT40R070D1 E8220 CoolGaN™ Galliumnitridtransistoren und MERUS™ IRS20957SPBF Controller-ICs.
Das Schemadesign der EVAL_AUDAMP24-Evaluierungsplatine verwendet die Digitale-Leistungsspulenreihe CPD3119 von CODACA Electronics für die Ausgangsfilterung. Die Ausgangsspule weist einen relativ niedrigen Widerstand auf, und der Kondensator zeigt eine hohe Linearität im Bezug auf den Laststrom und die Spannung. Dies gewährleistet eine hohe Treue, während gleichzeitig eine höhere Effizienz und größere Ausgangsleistung erreicht wird.
[Infineon EVAL_AUDAMP24 Evaluierungsplatine]
1. Schaltplan
[Infineon EVAL_AUDAMP24 Vereinfachter Schaltplan]
2. Testbedingungen: - Vbus = ±43 V - Eingangssignal: 1 kHz - Last = 4 Ω - Frequenz = 500 kHz
[Leistung vs. THD+N @ 4Ω Last]
[4 Ω Last Stereo, ±B Versorgung = ±43 V]
Die digitalen Leistungsspulen von CODACA haben die folgenden Eigenschaften:
1. Stabile hohe Sättigungspegeldichte: Widersteht der magnetischen Sättigung bei hohen Spitzenströmen und filtert effektiv Stoßspannungsstörungen aus.
2. Hervorragender Schirmeffekt: Starke elektromagnetische Störfeldresistenz (EMI).
3. Spurenes Kupferdrahtwicklung ohne Sauerstoff: Überlegene elektrische Leitfähigkeit ermöglicht ultra-schnelle Signalübertragung mit geringer Verzerrung.
4. Kompaktes Gehäusetyp: Geeignet für verschiedene Entwürfe mit kleinem Volumen und hoher Effizienz.
Die CPD3119-Serie der digitalen Leistungsspulen hat 9 Induktivitätswerte, die von 5.0μH bis 33μH reichen, mit Sättigungsströmen von 21.5A bis 70.0A. Sie kann kontinuierlich in einer Umgebung von -40℃ bis +125℃ arbeiten.
Elektrische Eigenschaften:
Sättigungskurve:
Temperaturanstiegskurve:
Serviceumgebung
Betriebstemperatur: -40°C bis +125°C (einschließlich der durch die Spule erzeugten Wärme).
Umweltstandards
Der CPD3119-Digital-Leistungsverstärkerinduktor entspricht Umweltschutzanforderungen wie RoHS, REACH und ist halogenfrei zertifiziert.
Produktionsstatus
Massenproduktion, in Blistertrays verpackt, 9 Stück pro Tray. Eine Sample-Anwendung ist verfügbar.