1 システムの説明

従来の大出力オーディオ アンプ システムでは、昇圧コンバータが一定の電圧を供給し、可能な限り最大の電力がスピーカ負荷に供給されるようにします。音楽は本質的に動的であるため、通常、このような最大電圧を必要とするのはほんの一瞬であり、リスナーがシステムを最大音量に設定したときのみです。これは、アンプの電源が一般的な要件を大幅に上回っており、昇圧コンバータとアンプ システムで大きな電力損失が発生することを意味します。この最大電力の使用事例に合わせてシステム全体を設計する必要がありますが、これらの要件を満たそうとすると放熱性能とシステム効率が低下します。これにより、熱負荷の増大に対応するために大型のヒートシンク、インダクタ、MOSFET、銅面積がシステムに必要となります。

このようなシステムの課題は、Class-H トラッキング電源システムを使用することで解決できます。このシステムは、受信したオーディオ信号を分析し、オーディオ ストリームの特定の瞬間に必要な電源電圧を特定し、それに応じて昇圧コンバータを適切に調整します。システム全体は、単に最大電力の使用事例に必要な電圧を維持するのではなく、常にオーディオ信号のニーズに直接合致するように動作します。システムの電力損失が減少し、電力効率と発熱が大幅に改善します。

TIDA-020033 は、TAS6584-Q1 の統合型 Class-H 機能を示しています。TAS6584-Q1 は、統合型 DSP を活用することで、受信したオーディオ ストリームのエンベロープを追跡し、LM5123-Q1 昇圧コンバータに信号を送信して電源電圧を調整できます。この機能は、これら 2 つのデバイスに内蔵されています。マイコンからオーディオ信号を追加で監視したり、昇圧コンバータを外部的に制御したりする必要はありません。

図 1-1 TAS6584-Q1 と LM5123-Q1 を使用したシンプルな Class-H システム

この自己完結型システムにより、車載オーディオ システムを設計する際の柔軟性が高まります。外部アンプは、リモート モジュールからの監視と制御を必要とするデバイス (ヘッド ユニットや無線チューナーなど) のようにではなく、「プラグ アンド プレイ」システムのように動作し、オーディオ エンベロープを計算して電源を制御することができます。オーディオ システム要件が異なる別の車載フリートを使用する場合でも、外部アンプへのオーディオ データの送信に大きな変更を加えたり、異なる Class-H エンベロープ トラッキング ニーズを満たすために新しいソフトウェア バリアントを導入したりする必要はありません。

TIDA-020033 に Class-H 電源制御を実装すると、システム レベルで以下のような他の重要な利点も得られます。

• 平均入力電流が小さいため、LM5123-Q1 電源インダクタを小型化できる
• ダイ温度が低いため、TAS6584-Q1 Class-D アンプ用のヒートシンクを小型化できる
• システムの接合部温度が低いため、PCB 上の銅製熱解放領域が小さく済む
• スイッチ ノード電流が小さいため、EMI 性能が向上し、電磁エネルギーが低減する