在高功率、两路或三路音响包括低音炮的汽车音频系统中对高耗电的需求无可避免。

不同于家庭娱乐系统的音频放大，设计者不能简单地增加功耗并同时找到合理的方法去控制音频质量。汽车内部的散热和空间的限制是十分苛刻的。

汽车内部的电源供应也十分有限，并且经常会因为其他内部电子或机械原因出现中断。每年新的汽车都会具备新的功能 - 比如视频或者GPS导航 - 带给音频系统更多的扬声器、更多的通道、更高的电压需求，特别是更小的空间来进行设计。

音频需要的电量在增加，有两种主要的方法来达到需求。通常的做法是增加更多数量的标准的音频放大器。这个方法已经在一些系统中得到采用，那里每个放大器驱动一个扬声器，但这种方法在通道数量越来越多时显得太复杂并且越来越站不住脚。

另一种方法是通过降低扬声器的阻抗或者使用DC/DC转换器提高源电压的方法来增加最终的电压输出，采用这种方案，一个放大器就可以驱动两到三个扬声器，并且保证高的音频质量。

尽管第二种解决方案不会更复杂，但两种方法都有一些相同之处：都增加了功率的消耗。为了达到降低功耗的目的，采用更为有效率的放大器成为问题的关键。

图1：D类放大器相比AB类放大器提供更佳的效率效率。

采用高效率的D类放大器在音频设计工程师当中是一个热门的话题。与AB类放大器50%的效率相比，D类放大器的效率高达95%，可使功率预算得到控制，同时提供同样高的音效。

较高的效率意味着它们所需的散热片更小，在紧凑的空间内可以安装更多的电子元件。然而，D类放大器比AB类昂贵，而且具有特殊的设计要求。图1为AB类放大器与D类放大器在一定输出功率范围内的效率对比。

值得注意的是，这两种方法并非互不相容。实际上，创新的工程设计通常都使用混合解决方案。

车载音频也不例外，设计工程师通常会根据以下关键因素做出决定：音响本体的大小、功率要求和功率耗散性能；音频系统的成本；音频性能；消除其他电子和机电设备的干扰。

图2：AB类和D类放大器功率耗散的比较。

放大器基础

要理解D类放大器的优点和缺点，我们需要复习一下不同放大器的基础知识。

使用A类放大器的输出在整个正弦周期里是连续的，换句话来说，输出了连续的偏置电流。A类放大器提供最为线性的输出，因此失真最小，不过缺点是效率很低，典型的效率大概是20%。

B类放大器的输出是在半个正弦上（一半在正的区域，另一半在负的上面），如果没有输入信号，输出是没有电流的。

B类放大器最大的效率是78.5%，然而，当一个晶体管关闭而另一个打开时，会在交叉点上产生线性失真问题。

AB类放大器集合了前两种的优点。两个晶体管在交叉点上在同一时间变化，每个器件的导通时间在50%到100%之间，这样解决了B类放大器的非线性失真问题。

AB类放大器的效率大概是50%，成为目前最为常用的功率放大器。

D类放大通过PWM开关调制来实现，因为开关要么全开，要么关闭，这样可以让效率达到90%到95%。

使用音频信号去调制一个PWM载波信号，再进行放大，因为D类放大器是开关，这样就会产生开关噪声。最后采用一个低通滤波器可以滤掉高频的PWM载波频率。