高质量、低成本的音频实现与GaN
技术分享GaN技术杂谈 – Renee Yawger
7月 29, 2021
直到最近,从音频放大器获得高质量声音需要花费数千美元,并且依赖于大型、笨重、耗电的A类放大器。现在,氮化镓FET和IC的出现正在引领高质量、低成本的D类音频放大器的时代。
使用GaN降低失真性能问题
历史上,为了达到高质量音频D类放大器所需的失真性能目标(THD+N、TIM和IM),必须采用大量反馈电路来补偿开环性能差的问题。这种失真的来源是硅功率MOSFET。
D类放大器的处理器产生一个高频脉宽调制(PWM)小信号,代表音频信号。功率晶体管以半桥或全桥配置,将小信号转换为大信号,通过滤波器驱动扬声器。由于每个脉冲是方波,增加频率可以更好地表示音频信号。每次开关循环中,功率通过开关损耗和导通损耗消耗,造成音质、工作频率和功率消耗之间的权衡。
D类放大器功率级的目标是在散热较少的情况下创建一个精确的大信号复制小信号源。基于GaN的FET和IC的显著更高的开关和热性能使得波形比硅MOSFET更接近理想波形。
采用GaN技术的高端音频D类放大器提供超过A类设计的音质
GaN技术使消费者能够享受D类超过A类的质量。越来越多的制造商正在推出基于氮化镓的设计。来自Premium Audio Products的Mini GaN 5是一款两声道氮化镓平衡音频功率放大器。
该放大器的功率为每声道200瓦RMS,8欧姆。Mini GaN 5也驱动4欧姆甚至2欧姆的扬声器。尽管尺寸很小(宽9¾英寸 x 深7英寸 x 高1¾英寸),但音质令人印象深刻。THD+N约为0.006%,增益:低增益=26 dB,中增益=28 dB,高增益=32 dB。
EPC eGaN FET提供性能和可靠性
Premium Audio的所有者兼首席设计师Tom Rost选择了EPC的eGaN® FET用于其基于GaN的放大器,因为它们提供了极高的性能能力和可靠性。Rost表示:“EPC的氮化镓产品使Premium Audio的GaN放大器提供无与伦比的听觉体验。而且,eGaN FET不仅提供了令人难以置信的性能,还在发烧友级放大器中实现了最佳的性价比。”
氮化镓FET和IC正在引领高质量、低成本的D类音频放大器的时代——提供比A类放大器更高质量的声音和更低的成本。GaN FET和IC的优越开关性能导致接近理想的波形,从而实现比硅MOSFET更低的失真和更高的音质。这种性能标志着高质量、合理价格的D类音频放大器的新时代,带来了面向高容量消费和汽车应用的发烧友级放大器。