综合考虑了上述各种参数,IR公司特别开发出了用于D类音频应用放大器的功率MOSFET,称作为数字音频MOSFET。为了改善其总的D类音频放大器的性能,设计中对尺寸和多个参数进行了专门优化。
如前所述,RDS(on)和Qg是决定MOSFET功耗的关键参数。这些参数与MOSFET的芯片尺寸密切相关,并在它们之间存在着一些折中。大的MOSFET尺寸意味着更低的RDS(on)和更高的Qg,反之亦然。因此,最佳的芯片尺寸将会实现更低的MOSFET功耗,如图6所示。进一步,数字音频MOSFET将保证能提供一个最大的RG(int),更低的Qrr以及一个高达150°C的TJ(max),并且能够被装配在像DirectFET这类效率最高的封装内,以便为D类音频放大器应用提供高效率、稳健性以及可靠的器件。
为了简化设计师的MOSFET的选择过程,表2中列举出了一系列为应用进行了关键参数优化的数字音频MOSFET。这些MOSFET采用了最新的工艺技术来实现最佳的参数组合。同时,DirectFET封装技术将寄生电感和电容减到最小,从而降低了EMI干扰。
表2:列举出关键参数的一系列数字音频MOSFET。
进一步,将DirectFET数字音频MOSFET(IRF6445)与合适的控制器加驱动器(IRS2092S)一道使用,就能够实现图7所示的双通道120W半桥D类音频放大器。
对上述参考设计所实测的性能显示,在1kHz处的总谐波失真加噪声(THD+N)只有大约1%左右。当驱动图8所示的4Ω阻性负载时,每个通道的效率达到了96%。其结果,功耗低于常规需求(只有连续额定功率的1/8)。于是,对于120W的D类音频放大器,在正常工作条件下无需采用散热器。此外,驻留噪声仅有170?V,电源电压为±35V。
结论
对于D类音频放大器性能的优化、尺寸和成本而言,像BVDSS、RDS(on)、Qg、Qrr、RG(int)、TJ(max)这些MOSFET参数以及封装都起着关键的作用。然而,不可能以偏概全,因为不同的功率电平需要不同的组合。因此,根据输出功率的要求,设计师必须仔细地选取合适的参数组合来实现放大器的最佳性能,并降低尺寸和成本。数字音频MOSFET中的各种参数必须被优化,才能实现最佳的D类放大器的综合性能。