基于eCall方案的D类音频放大器应用案例

eCall系统简介
eCall（emergency Call，eCall，也常常叫作“紧急救援”）系统是欧洲推动的一项技术开发计划，旨在为发生碰撞的驾车者提供快速援助的解决方案。eCall使用移动电话和卫星定位功能，在发生交通事故后，将与最近的救援中心（如中国的122、欧盟的112）建立电话连接，除语音连接之外，车载eCall系统还会上报、传输事故地点、事故类型和车辆信息等。
2018年4月，欧洲议会通过立法，要求所有新车配备eCall，联合国和俄罗斯ERA-GLONASS也在推行相关政策。欧洲eCall标准规定系统需要维持十余分钟的语音通话，之后至少保持60分钟的网络连接，以便紧急服务人员给司机回电。
图1：车载紧急呼叫操作按钮  

图2：系统框图      
eCall系统音频应用

图3：eCall系统简化框图   图3为eCall单元简化框图，从图中我们可以看到：    1.正常的应用系统由车载电平供电，当发生事故且车载电平无法正常工作时，系统将启用备用电池为系统供电。    2.eCall触发可以是司机或者乘车人员通过菜单形式进行主动呼叫，但考虑到车辆意外情况的不确定性，系统还可以自动识别车辆损坏情况进行呼叫。    3.音频信号的采集端和输出端通常组合成单个编解码器，包括1个模数转换器 (ADC) 和1个数模转换器(DAC)。由于音频信号路径将通过电话将驾驶员连接到紧急服务，多数系统总共只需要一个通道（一个麦克风、一个ADC、一个DAC、一个放大器和一个扬声器）。    4.在某些情况下可能不需要编解码器，例如当数字麦克风直接连接到微处理器，音频信号路径使用数字输入D类放大器，但这样成本可能较贵且实现抗噪性难度也将会增大。   对于音频供放的选择，eCall汽车系统设计主要有两种选择：AB类或D类，分别叙述如下：  
1.  AB类音频放大器 
AB类音频放大器是线性放大器，不产生电磁干扰（EMI）并且不需要许多外部电子设备成分（比如电感电容组成的滤波网络）。然而，AB类的效率非常低，从而系统设计时需要额外考虑散热问题，这意味着在eCall 系统中，备用电池的充电大部分会作为热量被浪费掉。这种低效率的代价是非常高的成本，因为许多eCall系统要求紧急服务人员和司机之间有10-20分钟的“通话时间”。使用 AB 类放大器的系统将需要额外的电池来满足此要求，这将导致电池成本的上升。  
2.  D类音频放大器
对比AB类音频放大器，D类音频放大器是高效开关放大器，具备良好的效率可以更好满足“通话时间”，散热性能相对好很多，但不能免除EMI的干扰问题，需要额外的输出电感器件。      
从市场了解得知，现阶段D类音频放大器为主流，接下来将介绍艾为主推用于eCall方案的D类音频放大器。    
AW836xxTSR-Q1
艾为音频功放推荐
AW836xxTSR-Q1是单声道模拟输入D类音频放大器，适用于汽车类紧急呼叫 (eCall)、远程信息处理、仪表板应用场景，可以轻松通过CISPR25认证。AW836xxTSR-Q1系列产品在14.4VDC电池供电负载为4Ω且THD+N不超过10%的情况下，能提供高达10W&22W的可选功率。其具有较宽的工作电压范围和优异的效率，是需要起停支持或使用备用电池运行时的理想选择。集成负载诊断功能能够通过I2C报告扬声器状态。  
主要参数 •应用场景：E-Call系统、AVAS、仪表盘 •PO：10W @4Ω，22W@4Ω •供电电源：4.5V~18V •Iq：16mA@PVCC=14.4V •Isd：20uA •底噪：65uV@20dB •效率：87% •THD+N：0.05%@1W •PSRR：75dB   其他功能 •支持400k、500k、2.1MHz调率  •边沿调制功能，有效抑制EMI •扩频功能SSM（Spread Spectrum Mode）有效抑制EMI •集成自保护：UVLO、OVP、OCP、OTP、DC-Detect、Load Dump、负载诊断  

总结
车载用音频供放需要满足下列需求：  
效率高：D类功放以其高效能而闻名。这是由于它们的运作方式，通过迅速开关输出器件以产生脉冲宽度调变（PWM）信号，以控制音频输出。这种方式使得D类功放能够在较低的电能损失下提供高功率输出。
轻巧小型：由于高效率，D类功放可以设计得非常小巧轻便，这对于汽车音响系统中的安装和集成很有用。
低热量生成：相对于传统的类A和类AB功放，D类功放产生的热量较少，因此通常无需大型散热器。这有助于减少音频系统的散热需求。
高功率输出：虽然它们体积小巧，但D类功放可以提供相对高功率的音频输出，这对于驱动车用音响中的喇叭和低音炮非常重要。
输出质量：D类功放的输出质量通常很高，能够提供清晰、动态的音频，并具有较低的失真水平。然而，输出质量仍然取决于功放的设计和制造质量。
数字信号处理：许多现代车用D类功放具有内置的数字信号处理功能，可调整音频输出以满足用户的需求，例如均衡、音量控制和低音效果。
资源需求：D类功放通常需要电源稳压器，以确保它们在不同的电压条件下仍能正常工作。此外，它们可能需要一些额外的过滤电路，以减少输出中的噪音。
总的来说，虽然D类音频放大器是高效开关放大器，具备良好的效率可以更好满足“通话时间”，散热性能相对好很多，但不能免除EMI的干扰问题，需要额外的输出电感器件。因此如何解决EMI干扰问题需要另一个专题讨论，后续我们将会在另一篇技术帖中做详细解释，敬请期待~