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聊聊 Class-D

先把 Class-D 放一邊,知道傳統 Class-AB 擴大機和線性電源(串聯式穩壓)的網兄一定知道,二者電路其實只差輸出,Class-AB 是 Push-Pull,串聯式穩壓是單端,另一個差別,Class-AB 的輸入是音樂信號,串聯式穩壓的輸入是直流參考電壓。

二者其實都是放大電路,把參考電壓(音樂信號 or 直流參考電壓)放大成回授電阻所設定的放大倍率。

真空管也是放大元件,SMPS 以某個角度看也是放大元件,把這些東西想通了,就可以在不同產業趴趴走,樓上 ben9612 不就是一例嗎?199X 年,工作之餘,拿 UC3842 推 discrete 兜的同步整流 Buck Converter,把音樂信號混入參考電壓,還真的把音樂信號複製放大去推喇叭,在網路還不發達的年代,感謝梁中鍔先生的雜誌幫我留下紀錄。

四、五年級生長在沒有網路的年代,那時候有一本叫【音響技術】的雜誌,我是民國 70 年開始讀電子,那時候,【音響技術】有一篇文章是一位女研究生寫的,她用 NE555 做 Class-D,其實 Class-D 理論數十年前就有了,只是當時材料科技還跟不上電子技術。

我的 RD 生涯,有 17 年是待在筆電,剛入行時,LCD Panel 還是單色的,那時 LCD Panel 供貨商都是日本公司,後面有五年的時間(200X)參與 Apple OEM 的案子,Apple 筆電用的 LCD Panel 有兩個供貨商___奇美 和 LG

剛入行時,CPU 還是 386,整台筆電主機板只需 5V 2A,用桌機電源裏的 TL-494 改一改就夠用,後來,筆電裏的電源越來越複雜,開始有半導體廠針對筆電開發出專用 PWM IC,最早出來的是 Linear Tech,當時他們家筆電用的 PWM IC,一顆美金 3~4,過沒多久,一家猶太老闆開的公司 MAXIM 也出了筆電用的 PWM IC,大致上就比 Linear Tech 便宜美金 1 塊。

當然,台商也嗅到商機,199X 年,台灣一家半導體公司給我他們家筆電用的 PWM IC datasheet,過沒多久,Sample 也到了,我試了一下___I Don’t Fly,不會動。到了 200X 年,台廠筆電用的 PWM IC 俏俏地在筆電主機板上插旗___I DO Fly,價格從美金 3~4 降到 NT十幾。

很爽吧!如果上面的後起之秀是中國大陸,請問您作何感受?Lenovo 買下 IBM 筆電部門,小米、華為、、、End-User 可以愛用國貨,我就是只用台灣手機,可是,搞技術的不能只有指望同胞的支持,會餓死,真正的戰場不在台灣,當然會面臨對岸的競爭,現在我們怎麼看他,不就是當年 Linear Tech、MAXIM、SHARP 怎麼看我們。

掏寶上面應該有不少 Class-D 成品機,對岸多年前就有人 100% copy HYPEX 和 ICEpower,專利是有屬地主義的,大陸人口多,光內需就夠 DIYer 養家糊口,之前的 DIY Zone 不是也跑過去了嗎?

台灣那幾家還在默默【玩】音響的要怎麼活下去,還能平均每月出 40 尺一櫃,更強的年營業額台幣上億。
四、五年級學生時,台灣不少擴大機套件,佑昇、英光、美林、、、雅瑟早期也有擴大機套件,$$$ 多一點,日本 Luxman,英國 Dynaco,美國 Hafler 也有套件。

現在 ICEpower、HYPEX、PASCAL、PowerSoft 的 Class-D 模組,實質上跟當年擴大機套件根本沒什麼不同,不是有廠商把台幣幾千(業者才拿得到的價錢)的 ICEpower 裝個漂亮的機殼,賣台幣六位數!

在此要提醒有玩 Class-D 模組的網兄,數年前曾看過有人在 ICEpower 二次側電源並了高容量電容,對於單端 Class-D 這樣做可以降低 Pumping Effect,可是,ICEpower Push-Pull 並沒有 Pumping Effect

而且,目前看到帶 SMPS 的 Class-D 模組,其 SMPS 不是電源專業廠常用的架構,幾乎都是用 Ballast 架構,在開機時,一次側前幾個 cycle 電流有機會破百,原因是 Ballast 是硬切,開機時二次側電容沒電,形同短路,把二次側電容加大,會增加電流破百的時間,如果跟我一樣手濺,在短時間內(二次側電容放到較低電壓)開開關關,SMPS 有炸掉的風險!
宅男乙 wrote:
你最小也有500W,(恕刪)

這個真的專業,也很熟悉這張圖
再來,請大家看一下波形,無電子背景的網兄看看波形有不一樣就好,其實,我們班(電子)近六十位畢業同學,只有三個懂擴大機電路!

以後也許有更多種 Class-D 控制電路被開發出來,目前的以波型來分,大致上有兩種:定頻、自激振盪(變頻)
定頻又有兩種:AD Mode、BD Mode

以下是 AD Mode 開關元件波型,兩組 Bridge,所以有四組波形:



以下是 AD Mode 兩組 Bridge 輸出,及實際接喇叭跨兩輸輸出的波形:



AD Mode 輸出到喇叭的波形有兩個成分:音樂信號(低頻)、漣波(高頻),漣波聽不到,不是想要的東西(算缺點),但是,這種架構沒有 Pumping Effect(算優點)

再來看 BD Mode:




不要懷疑您的眼睛,BD Mode 兩 Bridge 的輸出都有 Ripple,二者同相,於是接到喇叭的輸出,Ripple 就抵銷掉了(算優點),但是,這種架構在低頻、大功率輸出會有 Pumping Effect(算缺點)

最後看自激振盪:



這種控制方法最簡單,反應速度最快(算優點),無輸出時頻率最高,輸出功率越高,頻率越低,因為是用零件自然諧振,零件都有誤差,所以,這種 Class-D 每個振盪頻率都不一樣,要把兩個自激振盪擺在一起,很容易相互干擾(差頻),可以用外接振盪器強迫同步,不過,功率高時,還是會擺脫振盪器的控制(算缺點)



好了!每種控制方法都有優缺點,其實,在類比的世界裏,沒有完美,想盡辦法克服一個問題,一定有另一個特性被犧牲掉!這樣可以理解:那些耳朵超好的燒友,尋尋覓覓找到真愛,享用一陣子後,總覺得她缺少了什麼!於是把愛妾休了,再度尋尋覓覓找真愛,換了好幾任後,有一天又開始懷念元配!

有單端管機的支持者說推挽管機聲音硬梆梆,那麼,聽慣推挽管機的燒友聽單端管機應該會嫌軟趴趴!牛肉麵一定得非紅燒不吃嗎?清燉的也很可口啊!三妻四妾才爽嘛!台北愛樂電台廣告詞:沒有優勝劣敗,只有觀點不同!還在為聲音爭得面紅耳赤!
componentbeggar wrote:
再來,請大家看一下波(恕刪)


單端管輸入(希望是高阻)與輸出(放大).
是V~0(地)的關係
共端Gain以固定電阻,具內阻

推挽輸出
是+V ~0(交越虛地)~ -V和0(真實的地)的關係
具動態電阻(活性負載)對地,互為負載,內阻較低

單以放大去區分去分析...
兩者特性是天差地別.
不是軟硬聲音可表之....
我也搞電路,只是產品別是消費級產品,我們用的class D,都只是TI 的IC兜一兜,用audio precision量一下電訊號就打完收工,看到前輩實力這麼堅強,真是敬佩
全刪,沒意見沒意見沒意見沒意見沒意見

樓下吹牛不用打草稿
請搜尋:2024年 音響規格
ju5888 wrote:
我這邊有一個實例,不(恕刪)


這個舊M040主板設計當時高功率IC Class D 還未成熟,現在新 The Ones 等也是直接用上 TI 方案了,
不竟IC配對容錯等不是分立零件可比。
componentbeggar wrote:


曾幾何時我的工作...(恕刪)


哈哈 大師說的理論和術語我都看不懂,雖然我是資工的XD

可以請教一個外行的問題嗎?
為什麼某平價歐美品牌這陣子推出了很多D類數位流擴大機,但是聲音我怎麼聽就是不對味,感覺數位聲很重,但相較也是D類的台灣Nuprime差這麼多,Nuprime的綜擴、後級表現真的很不錯,2-3萬元的等級D類聲音已經上打5-6萬的歐美品牌的AB類,聲音可以做到比我前面說的某品牌好太多了,溫暖、厚實,數位聲也沒有這麼明顯,不知道大師能否解惑?感激不盡!
componentbeggar wrote:
曾幾何時我的工作桌堆(恕刪)


太神了,連要從哪一篇來按讚都不曉得。

這年代大量使用功率OP/IC的年代,用離散元件去組裝已是很強,還一一去研究不同設計,這讓小弟配服不已。有公司會願意讓RD發揮所長,也真的是幸福企業了。
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