D类音频放大器的输出低通滤波器设计

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图3：巴特沃斯、贝塞尔、切比雪夫型滤波器的低通滤波响应的比较。

对于一个实际的BTL电路，输出滤波器如图4所示。

推导出的BTL滤波器方程为：

LC滤波器的3dB截止频率为：

根据上面的方程，表1列出了对应于特定f_c和R_L的电感(L)值和电容(C)值。

电感的选择：在输出滤波器中，电感是关键元件。它与D类音频功率放大器系统的直流电阻和额定峰值电流规格有关。直流电阻反映了总输出功率的效率。系统的效率可由下式来估算：

式中：R_L是扬声器的直流电阻，R_DSON是D类放大器内部的输出驱动器的晶体管导通电阻；R_IND是电感的直流电阻。

图4：实际的BTL电路输出滤波器。

除了选择合适的电感值以获得某一特定的截止频率之外，输出电感的最大直流电阻是影响总体效率的另一个关键参数。因此，强烈建议采用直流电阻较低的电感。

对于电感而言，另一个必须考虑的重要参数是其最大额定电流。如果电感的额定电流不足以维持器件的输出电流，则电感将起短路的作用。这将使器件或扬声器受到大电流的伤害。

图5：LM4680的应用框图(LC输出滤波器的取值确定)。

最后值得一提的是，为了降低失真、EMI和串扰，建议采用屏蔽式电感(例如：壶形铁芯电感)。

壶形铁芯以其卓越的屏蔽性能而著称，这是因为除了用于穿越导线的两个窄槽之外，电感线圈被磁芯完全包围。

电容的选择：在评价高频片式电容的过程中，最重要的参数之一便是Q(品质因数)，或者相关的等效串联电阻(ESR)。

简单地说，ESR就是给定频率条件下电容中的所有串联和并联损耗的衡量尺度。从理论上讲，“理想”电容的ESR将为0Ω，并且是纯电抗性的，没有实部(阻性)分量。流经电容的电流在所有的频率上都将恰好超前电容两端的电压达90°。但是现实中，电容总会呈现出一定程度的ESR。

图6：TOKO(A7503HY-270M)电感的封装尺寸。

品质因数Q是一个无量纲值，它等于电容的电抗与电容的寄生电阻(ESR)两者相除所得的商。

由于电抗和电阻均会随频率而改变，因此，Q值将随频率的改变而发生巨大的变化。电容的电抗会随着频率或电容值的变化而出现极大的波动，因此会造成Q发生显著的变化。

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