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保證汽車發動機啟動/停止時音頻放大器正常工作

發布時間：2009-6-21 16:40 發布者：李寬

在當今越來越追求享受的時代，汽車駕駛者對汽車音響的要求也越來越高。世界汽車的潮流領導者寶馬、奔馳在汽車娛樂系統方面最近向OEM廠家又提出了新的要求，那就是在汽車啟動/停止時，汽車的音頻輸出仍然能正常工作。
　　汽車啟動/停止時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發動機都會停下來。在發動機停下來時，高負載將直接加到了汽車的電池上了，這個時候電池電壓有一個快速下降的過程。汽車發動機啟動時，汽車又會根據它自身的狀態(比如電池的欠壓，馬達溫度，空調，踩離合，掛擋等等)來定義自身的工作。這兩個時候汽車的娛樂系統的供電都來自于汽車電池。圖1為汽車在以上行為中，汽車電池的表現過程。0-t1時間被定義為汽車正常工作狀態，發動機正常運作并且給電池充電，電壓維持在14.4V，這個時候汽車音頻放大器在工作在14.4V。在t1時刻，發動機停止，電池開始有個快速放電的過程。最終電池電壓降到大約U2。在t2時刻發動機開始啟動，這個時候電池有幾個毫秒的短路過程，在這個過程電池電壓會快速降到6V左右。通常6V為最壞情況。時間t3以后的時間是發動機啟動并運行后電池的變化。

　　通常以前的汽車音頻功率放大器在汽車停止和啟動時，汽車音頻發大器會進入mute狀態。即沒有聲音輸出。其根本原因是當汽車發動機處于停止和啟動狀態時。外圍電路建立靜態工作點的電容都有一個快速放電的行為，快速放電導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進入mute狀態，這是由于放大器的電路結構決定的。
　　解決方法
　　外圍電路解決方法
　　圖2是通常OEM廠商為了解決發動機停止啟動問題所采用的方案。
　　此電路是使用DC—DC以及一些外圍器件做的一個穩壓源。對于音頻功率放大器的最大峰值電流供電可以達到25A. 這種結構可以解決汽車在啟動/停止過程電池的變化導致音頻功率放大器停止工作的缺陷。但是其缺點是外圍器件的增加直接導致了成本的增加和系統的復雜性。意法半導體作為汽車車載娛樂方面的行業領導者，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，先了解一下傳統汽車功率放大器的系統偏置方法。
　　芯片內部電路結構的解決方法

　　圖3為傳統汽車音頻放大器電路的簡單結構。從圖中可以看出，該放大器在工作時輸入和輸出都被偏置VCC/2。這種結構在電池快速掉電的過程中，電路的SVR處必須有個快速放電過程。在快速放電的過程，電路是不能正常進行音頻輸出的。所以電路就進入了MUTE狀態。比如電池短時間從12V到6V，如果不快速放電，那么SVR會在一定時間內保持VCC/2,即6V。這時候前級放大器Pre也都保持在6V電壓狀態下。顯然電路是不能正常工作了。通常在進行音頻放大器的設計過程中，7V一般為芯片的最低工作電壓。所以在電源下降到6V時，芯片實際上已經自動關斷了。

　　TDA7850LV新的解決方法
　　TDA7850LV是基于客戶的要求研發的一款IC. 其最低工作電壓為6V,在汽車啟動/停止過程中，其仍然能正常工作。其結構如圖4所示。電路輸入端被偏置在VCC/4。輸出被偏置在VCC/2。比如電池短時間從12V到6V, SVR點處不再快速放電，那么SVR會在一定時間內保持VCC/4,即3V. 這時候放大器的輸入端也都保持在3V電壓狀態下。圖中的前級放大器Pre這時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。在這種結構中共模反饋放大器備必須引入到結構中來吸收靜態偏置時產生的靜態電流。

　　設計結果
　　圖5是TDA7850LV電路的仿真波形，電源電壓從16V在2ms內降到6V. 輸出OUT1DIFF顯示為正常。結果證明設計是符合客戶的要求。

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