許多智能手機(jī)仍然只能提供數(shù)小時(shí)的通話時(shí)間，而目前隨著W類放大器技術(shù)更廣泛地應(yīng)用于移動(dòng)手持設(shè)備中，它所帶來(lái)的電池電流降低的優(yōu)勢(shì)能使通話時(shí)間從數(shù)小時(shí)延長(zhǎng)到兩位數(shù)時(shí)間。
最近發(fā)布的音頻中樞(audio hub)產(chǎn)品WM8996和WM5100現(xiàn)已獨(dú)一無(wú)二地將W類或D類驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用在每個(gè)內(nèi)置的功率放大器上。其結(jié)果是在諸如音樂(lè)回放等應(yīng)用場(chǎng)景中，過(guò)去僅局限于有線耳機(jī)上實(shí)現(xiàn)的功效，現(xiàn)在也可以在驅(qū)動(dòng)其它換能器時(shí)實(shí)現(xiàn)，如頭戴式耳機(jī)揚(yáng)聲器、助聽(tīng)器線圈、模擬USB耳機(jī)和其它有線/擴(kuò)展臺(tái)配件等。特別是，由于頭戴式耳機(jī)揚(yáng)聲器一直是聽(tīng)取遠(yuǎn)端語(yǔ)音的最常用方式，W類放大器的高效率能夠?yàn)橐苿?dòng)電話用戶帶來(lái)真正與眾不同的體驗(yàn)，即不需重新充電就給用戶帶來(lái)寶貴的額外通話時(shí)間。
用W類放大器節(jié)省功率
W類技術(shù)近些年已經(jīng)被廣泛用于許多移動(dòng)電話、平板電腦和媒體播放器之中，它的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是在用耳機(jī)聽(tīng)音樂(lè)或用有線耳機(jī)進(jìn)行語(yǔ)音通話時(shí)可顯著地降低功耗。
通過(guò)一個(gè)1.8V的電源電壓輸入為片上耳機(jī)放大器生成正電源和負(fù)電源，支持W類技術(shù)的音頻中樞能夠利用系統(tǒng)中現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器，并提供接地參考輸出。通過(guò)允許這些內(nèi)部產(chǎn)生的耳機(jī)放大器電源電壓來(lái)動(dòng)態(tài)地追蹤音頻信號(hào)包絡(luò)，當(dāng)輸出音頻時(shí)耳機(jī)放大器上的損耗就會(huì)顯著地降低。這是有可能實(shí)現(xiàn)的，如圖1所示，因?yàn)橐纛l信號(hào)與理論上最大的振幅相比，即使是在最高音量設(shè)置時(shí)，都擁有較低的RMS電壓電平。通過(guò)用這種方式追蹤音頻信號(hào)，W類放大器能夠比使用固定電源電壓設(shè)置的G類放大器提供更優(yōu)的節(jié)電特性。
耳機(jī)輸出總是通過(guò)單端驅(qū)動(dòng)，這歸因于業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的4柱插座的引腳分配。不過(guò)，驅(qū)動(dòng)諸如頭戴式耳機(jī)等內(nèi)部揚(yáng)聲器的方式有所不同，它擁有許多優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一是它具有能使負(fù)載上的電壓振幅加倍的能力，這樣無(wú)需提高電源電壓便可增大功率輸出。由于頭戴式耳機(jī)信號(hào)常常要求比耳機(jī)更高的輸出功率，而不是僅要求一個(gè)單聲道數(shù)據(jù)通道，因此能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)器的一端反相來(lái)重新分配一對(duì)立體聲單端W類放大器，以差分地驅(qū)動(dòng)耳機(jī)。由于各種最新的音頻中樞目前都集成了不止一對(duì)W類輸出，這種節(jié)能技術(shù)現(xiàn)也可用于頭戴式耳機(jī)中，在最普通的語(yǔ)音通話場(chǎng)景中降低功耗。
圖1：W類放大器的工作模式。
WM5100可提供的一個(gè)額外功能是頭戴式耳機(jī)上的環(huán)境噪聲消除技術(shù)，它可在嘈雜環(huán)境中提高通話的聽(tīng)辨度。但是，由于噪聲消除要求(以及均衡和增益設(shè)置)對(duì)于頭戴式耳機(jī)和助聽(tīng)器可能有所不同，對(duì)于助聽(tīng)器來(lái)說(shuō)，使用一個(gè)分離的數(shù)字通道會(huì)更為實(shí)用，在這種情況下，需要有一個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)器，如另一對(duì)差分W類放大器；或者在某些情況下會(huì)需要D類放大器。在很高的RMS功率輸出電平(如PLOAD>100Mw)下，D類放大器開(kāi)始變得比W類放大器變得更高效；而通常在頭戴式耳機(jī)中的信號(hào)電平較低時(shí)，D類放大器的效率會(huì)低很多。這主要?dú)w因于D類放大器具有更高的靜態(tài)電流，因此D類放大器通常會(huì)留作驅(qū)動(dòng)需要更大功率輸出的揚(yáng)聲器(如在免提通話時(shí)或播放手機(jī)鈴聲時(shí))。在語(yǔ)音通話期間，支持助聽(tīng)器線圈無(wú)疑增加了整體的電池電流消耗；在這種情況下，由W類技術(shù)為頭戴式耳機(jī)和助聽(tīng)器線圈帶來(lái)的整體節(jié)能，按比例高于不支持助聽(tīng)器線圈的手機(jī)。
語(yǔ)音通話：功率流向了哪里？
舉個(gè)例子，對(duì)于一臺(tái)典型的、帶有1600mAh電池的智能手機(jī)，如果其總的通話時(shí)間為9小時(shí)，那么其通話過(guò)程中的平均電池電流大概是180mA。該電流的一部分是來(lái)自驅(qū)動(dòng)頭戴式耳機(jī)(在某些情況下是一個(gè)助聽(tīng)器線圈)。傳統(tǒng)的頭戴式耳機(jī)驅(qū)動(dòng)方式如圖2所示，這部分電流很輕松地占用了總電池電流的10～15%。在同樣的條件下，W類放大器所使用的更高效架構(gòu)可將這個(gè)電流減小到5%以下，它的整體效果是可使總的通話時(shí)間從9小時(shí)延長(zhǎng)至10小時(shí)。
按絕對(duì)情況計(jì)算，諸如WM5100和WM8996這樣使用了W類技術(shù)的器件所帶來(lái)的功率節(jié)省，對(duì)于一部移動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō)可達(dá)到幾十毫瓦的范圍。從整體上來(lái)看，這大概相當(dāng)于一臺(tái)現(xiàn)代智能手機(jī)在運(yùn)行“音樂(lè)播放器”模式下的全部功率預(yù)算。
圖2：傳統(tǒng)的頭戴式耳機(jī)驅(qū)動(dòng)方式和W類放大器驅(qū)動(dòng)方式。
當(dāng)然，在一次語(yǔ)音通話期間還有許多其它可變因素影響著電池電流。例如，良好的網(wǎng)絡(luò)條件可通過(guò)系統(tǒng)中其它部件來(lái)減少功耗。因此，隨著頭戴式耳機(jī)驅(qū)動(dòng)器對(duì)電池電流的貢獻(xiàn)成比例地提高，W類技術(shù)有可能為用戶的通話時(shí)間帶來(lái)更大的實(shí)際效益。 |
