保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)/停止時(shí)音頻放大器正常工作
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在當(dāng)今越來越追求享受的時(shí)代，汽車駕駛者對(duì)汽車音響的要求也越來越高。世界汽車的潮流領(lǐng)導(dǎo)者寶馬、奔馳在汽車娛樂系統(tǒng)方面最近向OEM廠家又提出了新的要求，那就是在汽車啟動(dòng)/停止時(shí)，汽車的音頻輸出仍然能正常工作。
汽車啟動(dòng)/停止時(shí)給音頻輸出造成的影響
通常汽車為了降低二氧化碳的排量，在汽車遇到交通紅燈或者交通事故時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)都會(huì)停下來。在發(fā)動(dòng)機(jī)停下來時(shí)，高負(fù)載將直接加到了汽車的電池上了，這個(gè)時(shí)候電池電壓有一個(gè)快速下降的過程。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，汽車又會(huì)根據(jù)它自身的狀態(tài)(比如電池的欠壓，馬達(dá)溫度，空調(diào)，踩離合，掛擋等等)來定義自身的工作。這兩個(gè)時(shí)候汽車的娛樂系統(tǒng)的供電都來自于汽車電池。圖1為汽車在以上行為中，汽車電池的表現(xiàn)過程。0-t1時(shí)間被定義為汽車正常工作狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)作并且給電池充電，電壓維持在14.4V，這個(gè)時(shí)候汽車音頻放大器在工作在14.4V。在t1時(shí)刻，發(fā)動(dòng)機(jī)停止，電池開始有個(gè)快速放電的過程。最終電池電壓降到大約U2。 在t2時(shí)刻發(fā)動(dòng)機(jī)開始啟動(dòng)，這個(gè)時(shí)候電池有幾個(gè)毫秒的短路過程，在這個(gè)過程電池電壓會(huì)快速降到6V左右。通常6V為最壞情況。時(shí)間t3以后的時(shí)間是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并運(yùn)行后電池的變化。
通常以前的汽車音頻功率放大器在汽車停止和啟動(dòng)時(shí)，汽車音頻發(fā)大器會(huì)進(jìn)入mute狀態(tài)。即沒有聲音輸出。其根本原因是當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于停止和啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)。外圍電路建立靜態(tài)工作點(diǎn)的電容都有一個(gè)快速放電的行為，快速放電導(dǎo)致了電路不再正常工作。目前市面上的汽車音頻放大器在電池快速放電和低電壓都會(huì)進(jìn)入mute狀態(tài)，這是由于放大器的電路結(jié)構(gòu)決定的。
解決方法
外圍電路解決方法
圖2是通常OEM廠商為了解決發(fā)動(dòng)機(jī)停止啟動(dòng)問題所采用的方案。
此電路是使用DC—DC以及一些外圍器件做的一個(gè)穩(wěn)壓源。對(duì)于音頻功率放大器的最大峰值電流供電可以達(dá)到25A. 這種結(jié)構(gòu)可以解決汽車在啟動(dòng)/停止過程電池的變化導(dǎo)致音頻功率放大器停止工作的缺陷。但是其缺點(diǎn)是外圍器件的增加直接導(dǎo)致了成本的增加和系統(tǒng)的復(fù)雜性。意法半導(dǎo)體作為汽車車載娛樂方面的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，TDA7850LV為世界的OEM廠商在汽車音頻放大器方面提供了解決方法。在講述新的解決方法之前，先了解一下傳統(tǒng)汽車功率放大器的系統(tǒng)偏置方法。
芯片內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)的解決方法
圖3為傳統(tǒng)汽車音頻放大器電路的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，該放大器在工作時(shí)輸入和輸出都被偏置VCC/2。這種結(jié)構(gòu)在電池快速掉電的過程中，電路的SVR處必須有個(gè)快速放電過程。在快速放電的過程，電路是不能正常進(jìn)行音頻輸出的。所以電路就進(jìn)入了MUTE狀態(tài)。比如電池短時(shí)間從12V到6V，如果不快速放電，那么SVR會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)保持VCC/2,即6V。這時(shí)候前級(jí)放大器Pre也都保持在6V電壓狀態(tài)下。顯然電路是不能正常工作了。通常在進(jìn)行音頻放大器的設(shè)計(jì)過程中，7V一般為芯片的最低工作電壓。所以在電源下降到6V時(shí)，芯片實(shí)際上已經(jīng)自動(dòng)關(guān)斷了。
TDA7850LV新的解決方法
TDA7850LV是基于客戶的要求研發(fā)的一款I(lǐng)C. 其最低工作電壓為6V,在汽車啟動(dòng)/停止過程中，其仍然能正常工作。其結(jié)構(gòu)如圖4所示。電路輸入端被偏置在VCC/4。輸出被偏置在VCC/2。比如電池短時(shí)間從12V到6V, SVR點(diǎn)處不再快速放電，那么SVR會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)保持VCC/4,即3V. 這時(shí)候放大器的輸入端也都保持在3V電壓狀態(tài)下。圖中的前級(jí)放大器Pre這時(shí)候的供電電源雖然變成了6V，輸出變成了3V，電路仍然能正常工作。在這種結(jié)構(gòu)中共模反饋放大器備必須引入到結(jié)構(gòu)中來吸收靜態(tài)偏置時(shí)產(chǎn)生的靜態(tài)電流。
設(shè)計(jì)結(jié)果
圖5是TDA7850LV電路的仿真波形，電源電壓從16V在2ms內(nèi)降到6V. 輸出OUT1DIFF顯示為正常。結(jié)果證明設(shè)計(jì)是符合客戶的要求。
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