圖1.多功能車載儀表盤所需的各種聲音

 

上麵提到的轉向提示音
，以前聽到的是機械繼電器的切換聲
，但實現電子化之後，即使不用繼電器
，也會有聲音從揚聲器中傳出。這隻是我們從聲音中獲取重要信息的一個例子
，未來，隨著AI或huo自zi動dong駕jia駛shi技ji術shu的de發fa展zhan
，對dui人ren與yu汽qi車che之zhi間jian的de雙shuang向xiang交jiao流liu會hui有you更geng高gao的de要yao求qiu，因yin此ci
，聲sheng音yin作zuo為wei促cu進jin雙shuang向xiang交jiao流liu的de工gong具ju之zhi一yi，其qi存cun在zai感gan應ying該gai會hui進jin一yi步bu增zeng加jia。

 

1.揚聲器係統的組成

 

輸出上述ADAS和AVAS語yu音yin的de係xi統tong
，大da致zhi分fen為wei使shi用yong蜂feng鳴ming器qi的de係xi統tong和he使shi用yong揚yang聲sheng器qi的de係xi統tong。前qian者zhe雖sui然ran成cheng本ben很hen低di，但dan可ke播bo放fang的de頻pin率lv有you限xian。而er後hou者zhe與yu音yin頻pin設she備bei一yi樣yang
，可ke在zai更geng寬kuan的de頻pin段duan播bo放fang。很hen長chang一yi段duan時shi間jian以yi來lai，駕jia駛shi艙cang周zhou圍wei隻zhi需xu要yao轉zhuan向xiang提ti示shi音yin和he蜂feng鳴ming聲sheng就jiu足zu夠gou了le
，不bu需xu要yao多duo樣yang化hua的de語yu音yin。但dan現xian在zai，由you於yu駕jia駛shi艙cang周zhou圍wei所suo需xu要yao的de語yu音yin呈cheng現xian多duo樣yang化hua趨qu勢shi，導dao致zhi出chu現xian沒mei有you揚yang聲sheng器qi就jiu無wu法fa配pei置zhi係xi統tong的de局ju麵mian。

 

因此，揚聲器放大器IC就變得必不可少。揚聲器放大器IC是用於放大SoC(System On a Chip)等輸出的語音信號，使電流流向揚聲器來實現驅動的IC。語音信號格式有兩種，一種是輸入正弦波等模擬信號的模擬輸入型，另一種是使用I2S等數字音頻格式的數字輸入型，需要根據應用係統區分使用。另外，揚聲器放大器IC的輸出方式大致分為AB類放大器和D類放大器，雖然AB類放大器的功率轉換效率較低
，且IC發熱較嚴重，但具有不會產生不必要的輻射的優點。而D類放大器

，雖然功率轉換效率高，且IC發熱量少，但會產生不必要的輻射
，故需要在輸出端配置LC濾波器。因此通常在容許的發熱量範圍內，采用AB類放大器；在需較大輸出功率且不容許發熱時，采用D類放大器。

 

2.揚聲器放大器的課題

 

無論采用何種輸出方式，車載揚聲器放大器都需具有高可靠性，且兼具大功率輸出（音量大）和he安an全quan性xing。可ke靠kao性xing的de重zhong要yao性xing是shi毋wu庸yong置zhi疑yi的de
，但dan大da功gong率lv輸shu出chu與yu安an全quan性xing之zhi間jian是shi此ci消xiao彼bi長chang的de關guan係xi，兩liang者zhe兼jian具ju的de難nan度du非fei常chang大da。要yao實shi現xian大da功gong率lv輸shu出chu
，就jiu需xu要yao使shi大da電dian流liu流liu向xiang揚yang聲sheng器qi
，也ye就jiu相xiang當dang於yu加jia大daIC的de輸shu出chu晶jing體ti管guan尺chi寸cun。但dan若ruo輸shu出chu晶jing體ti管guan尺chi寸cun變bian大da，例li如ru在zai揚yang聲sheng器qi發fa生sheng故gu障zhang出chu現xian短duan路lu時shi，輸shu出chu引yin腳jiao間jian就jiu可ke能neng有you大da量liang電dian流liu流liu過guo。在zai某mou些xie情qing況kuang下xia甚shen至zhi會hui損sun壞huaiIC，進而影響汽車的安全性。為防止這一情況的發生，有必要在IC上搭載過電流保護電路，傳統的揚聲器放大器IC采用的是限製負載電流的方式。但采用這種方法時，必須將過電流保護電路的工作閾值設置為小於可輸出的最大電流的值，如圖2所示。因此存在最大輸出功率受限
，且在大功率輸出時發生波形（聲音）失真的問題。

 

圖2.過電流保護電路的波形示意圖

 

3.ROHM的新產品“BD783xxEFJ-M”

 

ROHM開發出兼具大功率輸出與安全性
，完美解決這一問題的車載儀表盤用揚聲器放大器“BD783xxEFJ-M”。該係列產品以儀表盤中需求最多的5V電源運行、且輸出功率1～2W為主要目標，輸入方式采用了模擬輸入，輸出方式采用了元器件數量較少的AB類。該係列產品具備如下所示的三大優勢。

 

3-1.  具有過電流保護功能，且實現了2.8W大功率輸出

 

新產品“BD783xxEFJ-M”采用新研發的過電流保護電路，兼顧了大功率輸出與安全性。在電源電壓5V
、負載4Ω的條件下，輸出功率可達2.8W（THD+N<10％），並且其保護功能可防止揚聲器引腳輸出短路引發的故障。

 

圖3.車載儀表盤用搭載過電流保護功能的揚聲器放大器輸出功率比較

 

通常，AB類放大器的過電流保護電路多使用“限流器電路”
，rushangsuoshu，tongguoxianzhishuchudianliu，suirankefangzhiguodianliudeliuchu

，danyexianzhileshuchugonglv。yaoxiangbuxianzhishuchugonglvbingbaohuchanpinmianshouguodianliuyingxiang，jiuxuyaocaiyong“峰值電流保護電路”，正zheng如ru字zi麵mian意yi思si所suo示shi，這zhe是shi一yi種zhong檢jian測ce峰feng值zhi電dian流liu並bing停ting止zhi輸shu出chu的de機ji製zhi。在zai輸shu出chu電dian流liu超chao過guo最zui大da電dian流liu時shi
，可ke采cai用yong這zhe一yi方fang式shi檢jian測ce電dian流liu，但dan在zai輸shu出chu的de偏pian置zhi電dian壓ya較jiao低di的de情qing況kuang下xia
，如ru啟qi動dong時shi或huo欠qian壓ya時shi



，即ji使shi輸shu出chu短duan路lu，輸shu出chu電dian流liu的de最zui大da值zhi也ye不bu會hui超chao過guo閾yu值zhi
，因yin此ci保bao護hu電dian路lu不bu會hui工gong作zuo。因yin此ci，峰feng值zhi電dian流liu保bao護hu電dian路lu的de缺que點dian就jiu是shiIC發熱溫度高於芯片結溫
，最糟糕時甚至會損壞芯片。也就是說，如果采用限流電路，會導致聲音失真；如果采用峰值電流保護電路，則存在無法保護的情況。

 

為解決這一問題
，ROHM研究並設計出綜合了這兩種電路優勢的新型過電流保護電路（專利申請中）。該技術在啟動時或欠壓時等不需要輸出大功率的情況下，會啟動限流電路
，以防止IC發熱；在正常運行時，會自動切換為峰值電流保護。這是一種綜合具備兩種保護電路優點
，並可實現大功率輸出的技術。

 

新產品“BD783xxEFJ-M”搭載了這一新型過電流保護電路，可切實保護IC免受負載短路影響
，且在輸出大功率時也不會出現失真的情況。

 

3-2.  可靠性高，支持車載應用中的嚴苛環境

 

新產品符合汽車電子產品可靠性標準AEC-Q100

，支持工作溫度達 Ta=105℃，因此在追求高可靠性的車載應用領域中也可放心使用。該係列產品采用功率封裝（HTSOP-J8），在通常發熱量較大的AB類放大器中
，即使在105℃的工作溫度條件下也可實現大功率輸出。該封裝雖然是引線框架型封裝
，尺寸較小，僅為4.9mm×6.0mm×1.0mm
，但在使用4層電路板時（依據JEDEC51-5,7標準）的θJA僅為45.2℃/W，散熱性能非常出色。采用該封裝，相較於ROHM以往的產品，芯片溫升降低了80%（條件：VCC=5V, RL=8Ω, THD<10%），即使是在Ta=105℃的de嚴yan苛ke條tiao件jian下xia，也ye能neng在zai不bu損sun害hai功gong能neng的de前qian提ti下xia輸shu出chu語yu音yin，這zhe是shi以yi往wang的de封feng裝zhuang無wu法fa實shi現xian的de。另ling外wai，在zai功gong能neng方fang麵mian，為wei了le提ti高gao其qi可ke靠kao性xing
，除chu過guo電dian流liu保bao護hu電dian路lu之zhi外wai
，還hai搭da載zai了le其qi他ta保bao護hu電dian路lu。在zai出chu現xian異yi常chang發fa熱re時shi，通tong過guo溫wen度du保bao護hu功gong能neng
，可ke防fang止zhiIC受到損壞
；在蓄電池瞬斷時
，通過欠壓保護功能，可防止產生意外的POP噪聲。因此，該係列產品有助於構建一個可適用於各種環境的強健係統。

 

圖4.符合AEC-Q100標準且具備各種保護功能的“BD783xxEFJ-M”

 

3-3.　通過內置電阻
，減少元器件數量

 

在該輸出範圍的AB類(lei)放(fang)大(da)器(qi)中(zhong)，設(she)置(zhi)音(yin)量(liang)時(shi)用(yong)於(yu)調(tiao)整(zheng)信(xin)號(hao)增(zeng)益(yi)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)阻(zu)和(he)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu)通(tong)常(chang)是(shi)外(wai)置(zhi)的(de)。新(xin)產(chan)品(pin)通(tong)過(guo)將(jiang)該(gai)電(dian)阻(zu)內(nei)置(zhi)，減(jian)少(shao)了(le)元(yuan)器(qi)件(jian)數(shu)量(liang)，縮(suo)小(xiao)了(le)印(yin)刷(shua)電(dian)路(lu)板(ban)的(de)安(an)裝(zhuang)麵(mian)積(ji)。另(ling)外(wai)，該(gai)係(xi)列(lie)產(chan)品(pin)共(gong)有(you)11款機型
，增益範圍為6dB～26dB（以2dB為增量），可進行精細的增益調整。僅在頻繁調整增益的樣品評估時，才會使用26dB的產品“BD78326EFJ-M”
，通過在各輸入引腳添加評估用的電阻
，無需更換IC就可以輕鬆進行評估，即使內置電阻，也不會增加設計工時。目前6dB
、10dB、26dB機型已經開始量產，其他產品也將陸續發布。

 

4.未來發展趨勢

 

正如本文開頭所述，駕駛艙周圍的語音多功能化已經成為必然需求，未來隨著CASE（Connected, Autonomous, Shared, Electric）時(shi)代(dai)的(de)到(dao)來(lai)，預(yu)計(ji)這(zhe)一(yi)需(xu)求(qiu)將(jiang)會(hui)進(jin)一(yi)步(bu)增(zeng)長(chang)，而(er)且(qie)還(hai)會(hui)有(you)更(geng)大(da)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)需(xu)求(qiu)。此(ci)外(wai)
，在(zai)車(che)內(nei)布(bu)局(ju)方(fang)麵(mian)
，傳(chuan)統(tong)的(de)駕(jia)駛(shi)艙(cang)和(he)車(che)載(zai)音(yin)響(xiang)之(zhi)間(jian)的(de)界(jie)限(xian)將(jiang)會(hui)消(xiao)失(shi)，語(yu)音(yin)的(de)使(shi)用(yong)方(fang)式(shi)也(ye)將(jiang)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)多(duo)元(yuan)化(hua)。

 

為了滿足這些需求，ROHM需要不斷擴充揚聲器放大器的產品陣容。本次推出的BD783xxEFJ-M是車載AB類揚聲器放大器，目前ROHM還正在開發車載D類揚聲器放大器。BD783xxEFJ-M的目標應用產品的電源電壓在5V以下，下一款車載D類揚聲器放大器產品將支持與12V電池連接，並可實現4W以上的大輸出功率。對於支持12V電源的車載級揚聲器放大器IC來說，雖然目前的主流產品是AB類放大器，但隨著駕駛艙和車頭單元用的ECU（Electric Control Unit）對節省空間的要求越來越高
，散熱用散熱器正在成為技術瓶頸。為解決這一瓶頸問題
，ROHM通過在揚聲器放大器中采用D類放大器係統，為實現小型化做出了很大貢獻。

 

作為第一波車載D類揚聲器放大器
，與BD783xxEFJ-M一樣，產品陣容中除了模擬輸入型外
，還計劃推出數字輸入型和多通道型等共4款產品，以滿足各種應用產品的需求。例如，數字輸入型支持TDM（Time Division Multiplexing）格式。在1個係統中最多可連接8通道揚聲器，可增加應用設計的可選項，提高應用設計的靈活性。

 

第二波車載D類揚聲器放大器計劃於2021年出售樣品，未來，ROHM將繼續致力於車載揚聲器放大器IC的開發，為提高汽車的安全性和舒適性貢獻力量。

 

 

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