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(tǒng)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(fā)動機都會停下來。在發(fā)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(fā)動機啟動時，汽車又會根據它自身的狀態(tài)(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(tǒng)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(xiàn)過程。0-t1時間被定義為汽車正常工作狀態(tài)，發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)大器會進入mute狀態(tài)。即沒有聲音輸出。其根本原因是當汽車發(fā)動機處于停止和啟動狀態(tài)時。外圍電路建立靜態(tài)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(tài)，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(fā)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(wěn)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(tǒng)的復雜性。意法半導體作為汽車車載娛樂方面的行業(yè)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(tǒng)汽車功率放大器的系統(tǒng)偏置方法。
芯片內部電路結構的解決方法
圖3為傳統(tǒng)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(tài)。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(tài)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(fā)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(tài)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(tài)偏置時產生的靜態(tài)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。
