喇叭D类音频功率放大器（Class D Audio Power Amplifier）
扬声器的放大器偏压(Bias)分类不外乎A类、B类、C类等放大电路，而讨论音频功率放大器仅强调A类、B类、AB类而却把D类放大器给忘掉了，事实上D类放大器早在1958年已被提出，甚至还有E类、F类、G类、H类及S类等，只是这些类型的电路与D类很接近，运用机会低，所以也就很少被提及。
音频功率放大器最大目的在提供喇叭得到最大功率输出，而卫衍生与电源所供给功率不对等的关系，即所谓功率放大器的效率(输出功率与输入功率之比)如表一所示:
偏压分类 A类 AB类 B类 D类
理想效率 25% 介于A与B类之间 78.5% 100%
随着轻、薄、短、小手持电子装置的发展，诸如手机、MP3、PDA、IPOD及LCD TV…数位家庭等，寻求一个省电的高效率音频功率放大器是必然的。因此最近几年音频功率放大器由AB类功率放大器转以D类功率放大器为主流。在实际应用上D类放大效率可达90%以上远超过效率50%的AB类放大。所以D类放大的晶体管散热可大大的缩小，很适合应用于小型化的电子产品。
一、D 类放大器的架构
D类放大器又可称数字式功率放大，基本架构是输入讯号经由脉波宽度调变器(Pulse Width Modulation)将音频信号调制成数字信号后，由功率晶体管(Q1,Q2)放大输出，再经由低通滤波器(Lf,Cf)取出原输入端的音频讯号送至喇叭输出。
由于功率晶体管输入为一数字信号，Q1,Q2工作处于饱和与截止两个状态，因此Q1,Q2本身所消耗功率将非常小，提高整个放大器的效率，而使散热装置大幅减小进而在组件的设计上可以大大缩小其体积。如图3所示MP7720具有20W输出的D类放大器的尺寸为4.8mm x 5.8mm x 0.135mm
二、D 类放大器的功率分析
功率放大器的输出属开关状态，即输出为一方波波形，由傅利叶级数分析知:
Vo(t)= ( + + + +…)
高次谐波经由低通滤波器滤除后，输出信号的最大值为 ，因此负载所能得到的最大功率PLm为
PLm= =
而电路的平均电流Iav= = ，则电源输入功率Ps=Vcc *Iav=
由PLm与Ps比值知， D类放大效率达到100%。
三、脉波宽度调变器(Pulse Width Modulation;PWM)
PWM属于数字通讯中调变模式的一种方式，也经常被应用在直流马达的伺服控制、交换式电源供给器(switching power supply )…等，其间的差异在于所使用振荡器频率的不同，基本架构就是利用一三角波经由比较器与输入信号作比较而产生一方波输出，而方波的输出频率与输入三角波频率相同，仅方波的工作周期随着输入信号(正弦波)振幅大小而改变如图5所示。图6所示为一简易型PWM产生电路，由枢密特电路及积分电路所组成，振荡器频率由R、C、及R1’R2所决定:
fo=
D类放大器主要提供20~20Khz音频放大，因此PWM调制频率必须使用大于10倍以上的频率，频率愈高还原后的信号将愈细腻、清晰，例如MP7720如表二所示均使用在600Khz以上。
四、MP7720电路分析
D类放大器的常见业者有ADI、Cirrus Logic、MAXIM、Motorola、NS、Philips、Sanyo、ST、TI…等，MonolithicPower公司所生产的MP7720应用电路，提供20W的输出功率(Vdd=24v)，放大倍数由R4,R1决定，Av=- , C3负责调制频率的大小如表二所示，电路频率为720KHz, 而R3,R2决定放大器工作点的偏压。
五、结论
喇叭D类放大器由于具有高效率、省电及体积小的特点，随着掌上型、行动式、手持式装置的发展，其音效部分大都以D类放大器为主流，因此在电子学的教学方面应多加强调，尤其PWM电路观念的介绍，对学习电子、信息及电机领域的工程师帮助很大。
