利用G類音頻放大器延長電池使用時間

為了說明通過 G 類音頻放大器實現的電池使用時間增加情況，我們的計算均基于如下值：

•PBATT：電池功率
•VBATT：電池電源電壓
•IBATT：電池電源電流
•VDD：DC/DC 轉換器輸出電壓
•PDD：DC/DC 轉換器輸出功率
•VOUT：負載電壓
•RL：負載阻抗
•POUT：負載功耗
•IOUT：負載電流

一個標準的 AB 類放大器中，電源電流等于輸出電流 (IBATT = IOUT)。使用 G 類（降壓轉換器）時，電源電流（電池）為輸出電流的一部分，其以公式 IBATT = IDD x VDD/VBATT 表示。

假設一個放大器，驅動 32 Ohm 負載的 200 mVRMS，則負載輸出電流為：IOUT = VOUT/RL = 200mVRMS/32Ω = 6.25 mA。假定靜態電流為 1 mA (IDDQ)，則放大器吸取的總電流為：IBATT = 7.25 mA。

那么，AB 類放大器吸取的總功率的計算方法如下（假設為一塊 4.2V 的鋰離子即Li-Ion 電池）：

PBATT (Class-AB)= VBATT x IBATT = 4.2V x 7.25 mA = 30.45 mWEq. 1

就 G 類放大器而言，其電壓軌均由一個開關式 DC/DC 轉換器產生，供給功率取決于 DC/DC 轉換器輸出電壓和效率。假設 DC/DC 轉換器輸出電壓為 1.3V，則計算方程式為：

PDD = VDD*IDD = 1.3v * 7.25mA = 9.425 mWEq. 2

總供給功率為 DC/DC 轉換器輸出功率除以 DC/DC 轉換器效率。假設降壓效率為90%，則向 G 類放大器提供的總功率為：

PBATT (Class-G) = PDD/90% = 11.09 mWEq. 3

這時，相同條件下，相比 AB 類放大器，G 類耳機放大器吸取的功率少了約 3 倍。功耗的降低程度與 VBATT/VDD 成正比例關系。在我們的舉例中，其為 (4.2/1.3)*轉換器-效率 = (4.2/1.3)*0.9 = ~3

電池省電情況如圖 1 所示。這里，我們使用由一塊鋰離子電池供電的完全相同的音頻輸入，對比兩個 AB 類和 G 類耳機放大器。正如我們所觀察到的那樣，相比 AB類放大器（70 小時），G 類耳機放大器的電池使用時間（150小時）長了 2 倍多。對使用便攜式音頻設備的終端用戶來說，這就意味著更長的音樂播放時間和通話時間。

圖 1 電池放電曲線表明 G 類放大器比 AB 類放大器擁有更長的工作時間

總之，G 類音頻放大器拓撲是AB 類拓撲的一種改版，其擁有自適應電源，可隨音頻源而變化。這種拓撲結構降低了功耗，提高了效率，從而為使用 G 類放大器拓撲的耳機帶來更長的電池使用時間。