隨著數(shù)字功放（Class D放大器）技術(shù)的快速發(fā)展，大功率、多聲道、高性能功放系統(tǒng)在汽車音響、專業(yè)音響、家庭影院中廣泛應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)的甲類（A類）放大器和甲乙類（AB類）放大器，數(shù)字功放具備高開關(guān)頻率、高效率、大功率等優(yōu)勢，開關(guān)頻率大于300KHZ，效率可達80%以上。

數(shù)字功放能夠保持良好的音頻性能并且提供更加精細的功率控制和誤差校正，讓用戶得到更好的音樂體驗。但是，數(shù)字功放的設(shè)計也會面臨較大挑戰(zhàn)，如何設(shè)計高性能、高線性度、低失真的Class D電感成為各大電感廠商努力追求的目標。另外，數(shù)字功放在高頻應(yīng)用下可能會出現(xiàn)噪聲干擾和發(fā)熱問題，采用低損耗的磁芯材料和電感線圈設(shè)計，有利于降低交流損耗，減少發(fā)熱，減少數(shù)字功放噪音，提升音頻系統(tǒng)品質(zhì)。

一、產(chǎn)品概述

為解決數(shù)字功放在高頻應(yīng)用下的噪聲干擾和發(fā)熱問題，科達嘉先后推出了大電流數(shù)字功放電感CPD2320S、CPD3119SA、CPD3122SA等多個系列。該系列電感采用寬溫低功耗磁芯材料和利茲線線圈繞組，具有低AC損耗，寄生電容小，抗電磁干擾(EMI)性能強等特點，適用于寬頻寬溫環(huán)境。

其中，CPD3122SA系列已被成功應(yīng)用于英飛凌REF_IRS2461S_5KW數(shù)字功放參考設(shè)計方案中。CPD3122SA電感值為8.20μH，DCR 為4.25mΩ，飽和電流可高達72A，可用于高保真音頻系統(tǒng)，如專業(yè)音響、汽車音響、發(fā)燒友級別的數(shù)字功放方案設(shè)計。

大電流數(shù)字功放電感CPD3122SA系列

二、產(chǎn)品特點

1、低損耗、高效率

數(shù)字功放電路屬于高功率密度方案設(shè)計，輸出效率的高低關(guān)系到功放設(shè)計的品質(zhì)。由于數(shù)字功放小體積，大功率的特點，整體散熱面積相對較小，在大電流的設(shè)計需求下，磁芯損耗相比其他電路拓撲要大。因此，采用低損耗的磁芯材質(zhì)設(shè)計電感，降低磁芯損耗，可減少磁芯發(fā)熱量，提升整機的輸出效率很有必要。

科達嘉大電流數(shù)字功放電感CPD3122SA系列采用寬溫低損耗的錳鋅鐵氧體材質(zhì)，具有極低的磁芯損耗。同時，電感采用利茲線線圈繞組設(shè)計，在高頻應(yīng)用下有效降低銅線肌膚效應(yīng)帶來的交流損耗，具有更好的溫度穩(wěn)定性、更高的輸出效率。

2、寬頻寬溫，良好的線性度

高溫環(huán)境下，電感表面溫度變化會導(dǎo)致電流線性度和頻率線性度變化，進而影響數(shù)字功放的濾波性能，引起音頻系統(tǒng)級性能降級。要確保功放高品質(zhì)音質(zhì)輸出，濾波電感需要滿足寬頻寬溫的特性。

另外，電感值在大電流的應(yīng)用條件下會有不同程度的衰減，這樣會影響電感電流線性度。試驗證明，電感值衰減過大的時候，失真度會隨之增加。因此具有良好的電流線性度（電感的直流偏置能力）的電感器才能使輸出音質(zhì)得到明顯提升。

科達嘉大電流數(shù)字功放電感CPD3122SA通過材料選擇、設(shè)計和工藝創(chuàng)新，在高頻高溫環(huán)境下仍然保持穩(wěn)定的電流線性，保障高音質(zhì)輸出。

3、持續(xù)大電流工作性能

電感表面溫度主要來自磁芯損耗和線圈銅損。通常工程師在設(shè)計電感的時候要根據(jù)應(yīng)用端的需求，平衡磁芯損耗和線圈損耗的占比，合理設(shè)計線圈結(jié)構(gòu)和磁芯氣隙，將損耗設(shè)計在控制范圍以內(nèi)。

科達嘉研發(fā)團隊通過結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計，工藝的優(yōu)化升級，針對不同的應(yīng)用場景科學(xué)合理選材，最大限度使電感磁損在可控范圍內(nèi)的前提下，降低線圈的直流損耗、渦流損耗，保障電感在持續(xù)大電流工作環(huán)境下的優(yōu)秀電氣性能。CPD3122SA電氣特性受溫度影響小，工作溫度為：-40℃～ +125 ℃，具有優(yōu)秀的抗飽和能力。

電氣特性如下：

CPD3122SA-8R2飽和電流曲線

CPD3122SA-8R2溫升電流曲線

4、抗電磁干擾能力強

數(shù)字功放屬于小體積、高功率密度設(shè)計，高密度安裝必然帶來EMC問題，科達嘉數(shù)字功放電感CPD3122SA采用磁屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計，抗電磁干擾(EMI)性能強。

三、方案設(shè)計及應(yīng)用

大電流數(shù)字功放電感CPD3122SA系列可應(yīng)用于數(shù)字功放電路輸出端濾波，已被成功應(yīng)用于英飛凌功率放大器REF_IRS2461S_5KW參考設(shè)計中，REF_IRS2461S_5KW功率放大器參考設(shè)計適用于汽車音響或大功率音頻系統(tǒng)應(yīng)用。

電感器的電感量隨負載電流偏置而變化，這會導(dǎo)致音頻輸出失真。磁芯飽和會顯著增加電感器紋波，從而立即觸發(fā)過流保護，因此需要使用飽和點高于峰值負載電流的電感器。在REF_IRS2461S_5KW參考設(shè)計中綜合考慮到電感器在溫升條件下的IRMS額定值（1/8額定功率和最大負載電流的峰值電流），以及ISAT（>52A）和IRMS（>36A）額定值，采取了兩個8.2μH電感器CPD3122SA-8R2M進行串列設(shè)計，具體如下：

1、原理圖：

英飛凌REF_IRS2461S_5KW原理圖

功率vs.THD+N@4Ω負載測試

2Ω、4Ω 和 8Ω負載下頻率響應(yīng)測試

2、測試結(jié)論

英飛凌REF_IRS2461S_5KW參考設(shè)計方案選擇科達嘉CPD3122SA-8R2M進行輸出濾波，輸出電感的電阻相對較小，和電容器相對于負載電流和電壓的線性度較高。數(shù)字功放在具備高保真的同時,也具備了更高的效率和更大的輸出功率。

四、更多數(shù)字功放電感

為滿足數(shù)字功放小體積、大功率、低失真的設(shè)計需求，科達嘉電子設(shè)計開發(fā)了多個系列的數(shù)字功放電感，如：CPD、CSD、CPE、CSAD等，并有多個電感產(chǎn)品被應(yīng)用于英飛凌數(shù)字功放參考設(shè)計中。

科達嘉數(shù)字功放電感應(yīng)用于英飛凌參考設(shè)計

科達嘉電子專注功率電感研發(fā)22年，可根據(jù)客戶特殊需求快速定制產(chǎn)品。公司擁有CNAS認可的實驗室，可自主按照磁性元件產(chǎn)品驗證標準進行測試和認證。

審核編輯 黃宇