消費(fèi)者現(xiàn)在都用非常小巧的設(shè)備來聽音樂，但是鋰電池和低壓電源通常不能實(shí)現(xiàn)大音量的音頻效果。升壓放大器因其可以增加響度，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)極小尺寸的封裝和超低的功耗日漸流行。
音樂和娛樂在我們的生活中無處不在。傳統(tǒng)的外置音響設(shè)備已經(jīng)在過去的100多年給消費(fèi)者帶來了極佳的體驗(yàn)，從早期的電影娛樂到露天搖滾音樂會，再到家庭影院，這些都是消費(fèi)者從大型娛樂設(shè)備得到的優(yōu)良體驗(yàn).
但是對于當(dāng)今的移動(dòng)消費(fèi)者而言，他們需要小尺寸設(shè)備也能提供響亮的音頻效果。在虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)上玩視頻游戲現(xiàn)已司空見慣，消費(fèi)者使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)太陽鏡、可穿戴式頸帶或藍(lán)牙揚(yáng)聲器收聽音樂，這些設(shè)備小巧便捷可以放進(jìn)口袋之中。以前的“靜音”設(shè)備或充其量能提供平平音頻效果的設(shè)備現(xiàn)被集成到智能家居中被重新構(gòu)想。諸如恒溫器、家庭保安攝像頭和電視遙控器之類的簡單設(shè)備現(xiàn)都配備了麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，聽從語音指示并響應(yīng)用戶。通過集成揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)，即使是智能手表這樣最小體積的連接設(shè)備也可以提供差異化，用戶無需智能手機(jī)即可進(jìn)行語音通話。
隨著設(shè)備尺寸變得越來越小，電源也隨之變小。鋰電池因其使用壽命長和充電時(shí)間短而備受歡迎。例如通過USB連接的5伏電源也是一種流行的標(biāo)準(zhǔn)。但是這些電源能提供響亮的音頻效率嗎？在大多數(shù)情況下，答案是否定的。例如，使用標(biāo)準(zhǔn)的3.7 V鋰離子作為電源，驅(qū)動(dòng)典型8Ω揚(yáng)聲器的高效放大器則提供不到1瓦的電能。當(dāng)電池電量不足或電池老化時(shí)，電池電壓會降低，而電池阻抗則會增加2-3倍。如圖1所示，這將導(dǎo)致傳遞到揚(yáng)聲器的輸出功率更少。為什么不只使用低阻抗揚(yáng)聲器呢？因?yàn)檫@將不僅增加輸出功率，還會在放大器和揚(yáng)聲器之間的走線或電纜上造成更高的負(fù)載電流和更大的功率損耗。
升壓音頻放大器的重要性與日俱增
用戶希望音樂效果響亮，同時(shí)也希望電池壽命長且設(shè)備小巧可以隨身攜帶。設(shè)計(jì)人員如何才能在不浪費(fèi)電源或空間、并不浪費(fèi)資金的情況下將優(yōu)質(zhì)音頻表現(xiàn)整合到他們的系統(tǒng)中？其實(shí)有一個(gè)簡單的答案，那就是升壓放大器。這些小巧的設(shè)備將DC-DC升壓調(diào)節(jié)器和高效的D類音頻放大器集成在一個(gè)小封裝中，并具有四大主要優(yōu)點(diǎn)：
音量更為響亮 – 與非升壓系統(tǒng)相比，升壓功放系統(tǒng)能提供更高的輸出電平。
效率 – 通過將升壓和輸出級緊密耦合在一個(gè)集成控制回路中，與帶獨(dú)立DC-DC升壓和放大器的兩芯片解決方案相比，升壓放大器具有更高的效率（η = ηboost*ηamplifier）。
尺寸和成本 – 與帶獨(dú)立放大器和升壓轉(zhuǎn)換器的兩芯片系統(tǒng)相比，這一解決方案的尺寸更小，而且通常價(jià)格較低。典型的智能手表PCB尺寸可能約為3 in2，其中大部分都由處理器和無線通信模塊這樣的關(guān)鍵組件占據(jù)。在此類應(yīng)用中，最大化響度不能以犧牲尺寸為代價(jià)，而是需要高度集成的解決方案。
簡單性 – 集成兩個(gè)功能組塊可簡化系統(tǒng)集成，包括減少引腳數(shù)，減少PCB走線和減少元器件。
并非所有的升壓放大器都一樣。架構(gòu)已發(fā)展演變?yōu)樵黾与妷骸⑤敵龉β屎托省類配置提供兩個(gè)或三個(gè)不同的升壓輸出電壓電平。升壓轉(zhuǎn)換器會根據(jù)音頻內(nèi)容自動(dòng)選擇所需的最小輸出電壓電平，以將轉(zhuǎn)換損耗降至最低。H類功放擁有更多級數(shù)的升壓電平，能夠細(xì)致地追隨包絡(luò)輸入音頻信號, 實(shí)現(xiàn)更高的效率（有關(guān)G類和H類升壓放大器的比較，請參見圖3）。即使在H類中，也并非所有升壓設(shè)計(jì)都是一樣的。重要的是要考慮升壓電壓跟蹤音頻包絡(luò)的速度和接近程度。例如，Cirrus Logic的CS35L41音頻放大器具有非常快速跟蹤的11V H類升壓轉(zhuǎn)換器。它也是首批采用55nm工藝的升壓放大器之一，與130nm或180nm等較大的模擬放大器工藝相比，它可以將很多工藝封裝在一個(gè)較小的區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)更緊密、更快的升壓轉(zhuǎn)換器控制環(huán)路。
總而言之，與兩芯片解決方案相比，升壓放大器可以在低壓電源設(shè)備中為音頻提供最大的響度“提升”，電池壽命更長、尺寸更小、成本更低。 借助當(dāng)今的升壓放大器，制造商可以在小空間內(nèi)為消費(fèi)者提供出色的音頻效果，同時(shí)最大限度地延長電池壽命。
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史海拾趣
Heraeus公司作為一家歷史悠久的德國化學(xué)與科技公司，在電子行業(yè)的發(fā)展過程中積累了眾多令人矚目的故事。以下是五個(gè)與Heraeus公司在電子行業(yè)中發(fā)展起來的相關(guān)故事，每個(gè)故事均基于事實(shí)描述：
1. 從黃金冶煉到電子科技的轉(zhuǎn)型
Heraeus始建于1851年，最初專注于黃金冶煉，這一歷史深厚的背景為其在科技領(lǐng)域的拓展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著電子工業(yè)的興起，Heraeus敏銳地捕捉到了市場變化，逐步將業(yè)務(wù)擴(kuò)展至電子科技領(lǐng)域。這一轉(zhuǎn)型不僅展示了Heraeus的戰(zhàn)略眼光，也體現(xiàn)了其在材料科學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新方面的深厚底蘊(yùn)。通過不斷研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，Heraeus在電子元件、特殊包裝和傳感器等領(lǐng)域取得了顯著成就，成為電子行業(yè)的重要供應(yīng)商之一。
2. 精密精細(xì)加工材料的突破
在電子科技領(lǐng)域，Heraeus以其精密精細(xì)加工材料而聞名。這些材料在制造高性能電子元件中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。例如，Heraeus的薄膜材料在半導(dǎo)體封裝、電路板制造等方面得到了廣泛應(yīng)用。為了不斷滿足市場需求，Heraeus投入大量資源進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品創(chuàng)新，成功推出了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能材料。這些材料不僅提高了電子產(chǎn)品的性能和質(zhì)量，也推動(dòng)了整個(gè)電子行業(yè)的發(fā)展。
3. 全球化布局與本地化服務(wù)
作為一家全球領(lǐng)先的科技公司，Heraeus在全球范圍內(nèi)擁有廣泛的分支機(jī)構(gòu)和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。為了更好地服務(wù)本地客戶，Heraeus在不同國家和地區(qū)設(shè)立了研發(fā)中心和生產(chǎn)基地，以提供更加貼近市場需求的產(chǎn)品和服務(wù)。在中國市場，Heraeus自1974年在香港設(shè)立機(jī)構(gòu)以來，不斷加大投資力度，擴(kuò)大業(yè)務(wù)規(guī)模。目前，Heraeus在大中華區(qū)擁有多個(gè)生產(chǎn)和辦公場所，為眾多中國客戶提供了優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。這種全球化布局與本地化服務(wù)的策略使得Heraeus能夠在全球范圍內(nèi)保持競爭優(yōu)勢。
4. 技術(shù)創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展
Heraeus始終將技術(shù)創(chuàng)新作為企業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。在電子科技領(lǐng)域，Heraeus不斷推出新技術(shù)、新產(chǎn)品以滿足市場需求。同時(shí)，Heraeus也注重可持續(xù)發(fā)展和社會責(zé)任。公司通過優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高資源利用效率等措施減少對環(huán)境的影響；積極參與慈善活動(dòng)和社會公益事業(yè)；倡導(dǎo)環(huán)保理念并推動(dòng)行業(yè)綠色發(fā)展。這些舉措不僅提升了Heraeus的企業(yè)形象和社會聲譽(yù)，也為其在電子行業(yè)的長期發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
5. 應(yīng)對行業(yè)挑戰(zhàn)與機(jī)遇
近年來，電子行業(yè)面臨著諸多挑戰(zhàn)和機(jī)遇。一方面，全球市場競爭日益激烈，技術(shù)更新?lián)Q代速度加快；另一方面，新興技術(shù)的發(fā)展為電子行業(yè)帶來了新的增長點(diǎn)。面對這些挑戰(zhàn)和機(jī)遇，Heraeus憑借其深厚的技術(shù)積累和市場洞察力，不斷調(diào)整戰(zhàn)略方向、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提升服務(wù)質(zhì)量以應(yīng)對市場變化。同時(shí)，Heraeus也積極尋求與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的合作機(jī)會以實(shí)現(xiàn)共贏發(fā)展。這些努力使得Heraeus在電子行業(yè)中始終保持著領(lǐng)先地位并不斷向前發(fā)展。
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