為什么要選擇D類功放？
簡單而言，D類放大器效率最高，發熱最小，尺寸最小，非常適合電動汽車等嚴苛的場景中。
放大技術與音質的關聯，并不能完全只從音質角度出發。以傳統的 A 類 / AB 類放大技術來看，A類放大音質最佳，其原理是純粹對模擬信號進行線性放大，音質無失真。
但是，A類放大雖然信號保真度最好，卻非常耗電。一般來說，電能利用率只有 20%~30%。除了效率差，高耗電也意味著會產生大量廢熱，通常需要在放大晶體管上加裝大型散熱片輔助散熱。
另一種B類放大設計，雖然省電效果較好，但信號失真對音質影響極大，因此衍生出兼具兩者優點的 AB 類放大，在音質和省電之間取得了比較均衡的效果，過去成為消費音響領域最主流的放大方式。
但在當前播放需求中，電路整體布局空間越來越小、同時要求降低功耗、延長續航等發展趨勢下，早在 1958 年就被提出的D類放大器，如今早已成了熱門方案。
D 類放大采用的是 PWM原理，工作方式類似主板上的開關電源概念：通過數字頻率波形的疏密來輸出模擬振幅的大小，頻率密則振幅高，反之頻率疏則振幅低。也正因這種工作模式，D 類放大也被稱為數字式功率放大或數字功放。
D 類放大省去了傳統 AB 類晶體放大在做大功率機型時所需的大型變壓器、超大容量濾波電容，可以改用小電容和類似開關電源的小型變壓器替代，讓電能可以快速、直接地驅動喇叭單元。這種工作模式帶來了極高的電能利用率，理論上可達 100%，實際應用中也常能達到 80%~90% 的水平。
D 類放大電路工作時不易產生高熱，因此可以省去占用空間的散熱片。此外，由于采用 PWM 模式，D 類放大電路的體積比傳統功率放大線路小很多，成本也更低，再加上低發熱的優點，非常適合用在狹小空間內。
不過從音質角度來看，D 類放大的缺點在于：它是通過調制過程實現放大，結果必然與原始信號存在一定差異。但在一般消費類產品的音樂播放中，其音質是可以接受的；而且在目前技術下，D 類放大的音質越來越好，尤其在低功率輸出時表現更佳。
評估 D 類放大的優劣，主要看電源抑制比（Power Supply Rejection Rate；PSRR），單位為 dB，PSRR 應盡可能高。音質方面則看總諧波失真加噪聲比（THD+N），單位為百分比，THD+N 應盡可能低，一般不超過 10%，高標準要求則要低于 0.1%、0.01%。不過 THD+N 建議結合負載阻抗 RI、輸出功率（Output Power）、PWM 調制頻率等參數一起對比，才能準確判斷。
此外，D 類放大具有獨特的特性，因此在音質評估時必須注意 EMI 電磁干擾問題。因為 D 類放大 IC 會持續、頻繁地進行晶體管的導通與關斷操作，很容易產生電磁干擾，對音質產生不利影響。因此電磁干擾輻射越低的產品越好，在空間與成本允許的情況下，也可以用金屬外殼加強屏蔽。
許多 D 類放大 IC 在省電性、控制性、體積縮小、靈活性、保護能力等方面各有側重，形成各家特色，這些大多與音質關系不大，但有些設計如果做得太過，就會對音質產生影響。
例如一些 D 類放大 IC 會降低后級 LC 低通濾波電路的品質：使用更小的電容，甚至完全省去電容（Cap-Free）；還有些設計連外接電感也一并省去（LC-Free、Filter-Free），直接利用揚聲器音圈的漏感充當 LC 濾波。這類 D 類放大 IC 體積可以做得非常小，輸出引腳可直接連接喇叭、耳機。
雖然這種設計能把體積做到極小，但高頻部分未經濾波就直接輸出。喇叭很難發出 20kHz 以上的聲音，即便發出人耳也聽不到，但如果濾波省得太過，也可能對可聽頻段內的音質產生負面影響。
D類音頻放大器新動向
D類放大器的市場已經持續許久，據EEWorld獲悉，目前主要的車載D類音頻放大器廠商包括但不限于ADI、NXP、ST、TI、英飛凌等等，國內廠商則包括了納芯微等公司。
意法半導體全集成D類放大器
正是因為D類放大器的產品年頭很長，因此芯片廠商的創新腳步稍緩，比如意法半導體（ST），作為車載D類音頻的開拓者，其新品是在2021年發布的。
HFDA801A是一款高分辨率音頻放大器芯片，專門為尺寸緊湊、追求成本效益的車用音響系統設計。
HFDA801A是采用四橋配置的2MHz開關頻率、脈寬調制(PWM) D類放大器，集成高性能數模轉換器(DAC)，可在任何負載條件下提供高保真級的音質，開通/關斷操作無噪聲，輸出沒有任何失真。HFDA801A的信噪比為121dB，動態范圍120dB，輸出噪聲僅10μV，音頻性能表現出色，而且價格低廉，尺寸小巧。
集成L-C低通濾波器的反饋配置讓放大器具有高達80kHz的超寬平滑頻響，并最大限度降低對外部組件的依賴。高帶寬允許放大器用于高清(HD)音頻場景，讓設計人員能夠依賴出色的線性度和低失真度，不受所選電感和電容的產品質量影響。
這款放大器采用內部供給全部電源電壓的架構，使HFDA801A可以從車輛蓄電池取電，而無需增加額外的電源變換器。新放大器具有廣泛的負載范圍，即使大功率驅動四路2Ω低阻抗負載，也能確保性能穩定。
此外，通過集成實時診斷、數字阻抗表和實時負載電流監視器，HFDA801A還可用于安全相關的必須符合ASIL要求的音頻應用，例如，電動汽車低速提示音系統 (AVAS)。
德州儀器推出單電感調制技術
德州儀器（TI）是最近在D類音頻放大器領域比較活躍的公司，已連續多年推出新品。今年TI就宣布推出了TAS67524-Q1和TAS6501-Q1兩款產品，其中TAS67524-Q1采用了TI近兩年主推的1L（單電感）技術。
單電感（1L）調制技術是一項專有的汽車級創新技術，可將電感電容（LC）濾波器中的電感數量減少 50%，從而降低成本、節省印制電路板（PCB）空間，并最大限度減輕系統重量。
相較于傳統 D 類調制方案，該技術通過取消每個通道半橋的開關動作，有效降低損耗，效率最高可提升 7%。
這項技術可輕松集成到 D 類功放中，不會增加設計復雜度，同時保持高品質的車載音頻性能。TI的TAS67x 系列產品便搭載了 1L 調制技術，提供四通道輸出，支持 19V 或 26V 工作電壓，并具備實時負載診斷功能。
TI還提到了若系統需要主動降噪或路面噪聲抑制，需要低延遲音頻，TI的D類功放有一條額外低延遲信號通路，在48 kHz采樣率下信號處理速度提升最高 70%，實現對輸入音頻信號的快速響應。
另外，TI也提出了一個有意思的觀點，即將音頻放大器用于汽車座椅振動器系統中的應用。該系統通過座椅振動提供反饋，用于高端汽車的安全警報、音頻增強和舒適性功能。
實際上，通過震動裝置使駕駛員座椅產生振動。這些振動可作為倒車碰撞預警、車道輔助等安全警告，也可作為提升生活品質的功能，例如增強音頻低音效果。在最高端的車輛中，此技術可用作腰部按摩器。同樣的技術也可應用于駕駛模擬器和游樂設施領域。
盡管座椅振動可通過典型的電機驅動器實現，但音頻放大器因其能與系統中現有的音頻基礎設施良好配合，成為系統設計人員青睞的方案。一款精心選擇的多通道D 類放大器既能向振動元件提供所需功率，同時也可驅動傳統的音頻揚聲器。振動效果所選用的頻率通常也處于音頻帶寬 (20Hz–20kHz) 范圍內，這使得音頻放大器非常適合此類應用。
TI分析了線性共振傳動器 (LRA)、偏心旋轉質量 (ERM) 電機和螺線管，三者都可以與TI的D類放大器相兼容。
LRA、ERM 和螺線管的直流阻抗通常與音頻揚聲器的阻抗范圍相同：4Ω - 16Ω。這使得幾乎任何 D 類音頻放大器都能輕松驅動這些負載。為了幫助縮小器件選擇范圍，還需要考慮其他參數。選擇標準可包括但不限于以下方面：
• 通道數量
• 每通道輸出功率
• 電源電壓
• 音頻輸入源（模擬或數字）
• 動態處理功能（均衡器、壓縮器等）
• 負載診斷
TAS6424E-Q1是一款能夠驅動車輛中所需執行器和揚聲器的出色器件，因此可成功應用于此類場景。該通用設計不僅能輕松驅動揚聲器負載，還可利用額外通道驅動執行器，所有功能均通過同一數字音頻總線實現。
氮化鎵正在快速發展
氮化鎵在車載音頻市場中也正在蓬勃發展。
EPC表示，盡管 D 類功放優勢眾多，在過去，這類系統大多僅用于低功率或普通音質的通用音頻設備。技術原因很簡單：為達到要求的失真指標（總諧波失真 + 噪聲 THD+N、瞬態互調失真 TIM、互調失真 IM），D 類功放必須依靠大量負反饋來彌補其開環性能的不足。而大量負反饋本身就會引入瞬態互調失真（TIM），帶來一種 “生硬刺耳感”，掩蓋音樂本該有的豐富細節與音色韻味。
這類失真的很大一部分根源，來自如今幾乎所有數字系統都在使用的功率開關器件：硅基 MOSFET。雖然它能提升功放效率，但硅材料本身因開關特性不理想、導通電阻高、存儲電荷量大，一直飽受音頻失真問題困擾。
氮化鎵D類功放晶體管技術，其開關精度極高，能夠近乎完美地還原PWM 調制器輸出的微弱音頻信號功率，從而減少甚至完全取消大量負反饋。輸出濾波器帶寬可翻倍以支持高清音頻，卻不用擔心EMC/EMI問題。此外，氮化鎵D 類音頻功放的開關技術能實現極低的導通電阻與開關損耗，讓功耗幾乎可以忽略不計，從而讓全世界既能享受 D 類的優勢，又能達到甚至超越A類的音質。
EPC的eGaN FET擁有更快的開關速度，讓功放設計師得以提高 PWM 開關頻率、減小死區時間、大幅降低負反饋，進而實現以往只有龐大、復雜、笨重的A類功放才能達到的音質。
在同等產品價位下，全新 D 類方案即可達到或超越當下線性功放的音質。舉例來說，基于 eGaN FET 的 D 類功放，中頻 THD 可輕松達到0.005%，而同級線性甲類功放約為0.05%。
另外，最近英飛凌也正式推出CoolGaN 100V G1系列車規級晶體管，并開始提供符合AEC-Q101汽車應用標準的預量產樣品，包括CoolGaN™高壓（HV）車規級晶體管及多種雙向開關。
除了在電源應用之外，CoolGaN系列也非常適合D類音頻放大器場景。
總結
