Roma发布下一代汽车驾驶舱音频解决方案白皮书。

除了车载收音机和车载音响，还有车内外的各种声音。比如打开转弯指示灯，汽车会发出“嘀嗒，嘀嗒”的转弯提示声。此外，当避免碰撞的制动系统启动时，会发出警告声，这也是ADAS的功能之一。最近，当行人接近车辆时，xEV等机动车辆配备了声学车辆警告系统(AVAS)。此外，汽车还会发出其他各种声音，比如启动发动机时的欢迎辞，ETC的提示音等等。

图1。多功能车辆仪表板所需的各种声音

上面说的转向提示音，以前是机械继电器的开关声，电子化后，即使不使用继电器，扬声器也会有声音传来。这只是我们如何从声音中获取重要信息的一个例子。未来随着AI或者自动驾驶技术的发展，对人车双向交流会有更高的要求。所以声音作为促进双向交流的工具之一，应该会进一步增加存在感。

1.？扬声器系统的组成

输出上述ADAS和AVAS声音的系统可以大致分为使用蜂鸣器的系统和使用扬声器的系统。前者虽然成本很低，但能玩的频率有限。后者和音响设备一样，可以在更宽的频段播放。长期以来，驾驶舱周围需要的只是转向灯和蜂鸣器，不需要多样化的声音。但是现在，由于驾驶舱周围需要的声音多样化，没有扬声器就无法配置系统。

因此，扬声器放大器IC变得必不可少。扬声器放大器IC用于放大SoC(系统？开？答？芯片)等，使电流流向扬声器实现驱动IC。语音信号格式有两种，一种是输入正弦波等模拟信号的模拟输入型，一种是使用I2S等数字音频格式的数字输入型，需要根据应用系统的不同而有所区别。另外，扬声器放大器IC的输出方式大致可以分为AB类放大器和D类放大器。虽然AB类放大器的功率转换效率低，IC发热严重，但它的优点是不会产生不必要的辐射。D类放大器虽然功率转换效率高，IC发热少，但会产生不必要的辐射，所以需要在输出端配置LC滤波器。因此，通常在允许的热值范围内使用AB类放大器；当需要大输出功率且不允许发热时，使用D类放大器。

2.？扬声器放大器的话题

无论采用何种输出方式，汽车扬声器放大器都必须具有高可靠性、高功率输出(大音量)和安全性。可靠性的重要性毋庸置疑，但是大功率输出和安全性是有取舍的，很难两者兼得。要实现大功率输出，就要让大电流流向扬声器，相当于增加了IC输出晶体管的尺寸。然而，如果输出晶体管的尺寸变得更大，例如，当扬声器出现故障并短路时，大量电流可能会在输出引脚之间流动。在某些情况下，甚至会损坏IC，影响汽车的安全性。为了防止这种情况发生，有必要在IC上携带过流保护电路。传统的扬声器放大器IC采用限制负载电流的方式。然而，采用这种方法时，过流保护电路的工作阈值必须设置为小于最大输出电流的值，如图2所示。因此，存在最大输出功率受限以及在高功率输出时出现波形(声音)失真的问题。

图二。过流保护电路波形图。

3.？罗门公司的新产品“BD 783 XEFJ-M”

罗门公司开发了一款大功率输出、安全性高的车辆仪表盘用扬声器放大器“BD 783 XEFJ-M”，完美解决了这一问题。该系列产品运行采用5V电源，是仪表盘中最需要的，输出功率为1 ~ 2w。输入方式为模拟输入，输出方式为元器件较少的AB。该系列产品有以下三大优势。

3-1.？具有过流保护功能，实现2.8W大功率输出。

新产品“BD 783 XEFJ-M”采用了新开发的过流保护电路，兼顾了高功率输出和安全性。输出功率可达2.8W (THD+N

图3。车辆仪表板配备过流保护功能的扬声器放大器输出功率比较。

通常AB类放大器的过流保护电路多采用“限流电路”。如上所述，通过限制输出电流，虽然可以防止过电流流出，但是输出功率也受到限制。为了不限制输出功率，保护产品不被过流，需要采用“峰值电流保护电路”，字面意思是检测峰值电流并停止输出的机制。当输出电流超过最大电流时，可以通过这种方式检测电流。但当输出偏置电压较低时，比如输出短路时，最大输出电流不会超过阈值，因此保护电路不起作用。所以峰值电流保护电路的缺点是IC的发热温度高于芯片的结温，最坏的情况下甚至会损坏芯片。也就是说，如果使用限流电路，会导致声音失真；如果使用峰值电流保护电路，则没有保护。

为了解决这个问题，ROHM公司研究设计了一种结合了这两种电路优点的新型过流保护电路(正在申请专利)。这项技术将启动限流电路，防止IC在启动或欠压时不需要输出大功率时发热。在正常运行期间，它将自动切换到峰值电流保护。这是一种结合了两种保护电路优点的技术，可以实现大功率输出。

新产品“BD 783 XEFJ-M”配备了这种新型过流保护电路，可以有效保护IC免受负载短路，输出大功率时不会出现失真。

3-2.？高可靠性，支持车辆应用中的恶劣环境。

新产品符合汽车电子产品可靠性标准AEC-Q100，可支持工作温度高达？Ta=105℃，所以在追求高可靠性的车载应用领域也可以安全使用。该系列产品采用功率封装(HTSOP-J8)，在高热值的AB类放大器中，即使在105℃的工作温度下也能实现高功率输出。该封装虽然是引线框架封装，尺寸很小，只有4.9mm×6.0mm×1.0mm，但使用四层电路板时(根据JEDEC51-5，7标准)，θJA仅为45.2℃/W，散热性能非常出色。采用这种封装，与ROHM之前的产品相比，芯片温度降低了80%(条件:VCC=5V，？RL = 8Ω，？THD & lt10%)，即使在Ta=105℃的恶劣条件下，也能输出语音而不破坏功能，这在以前的封装中是不可能的。另外，在功能上，为了提高其可靠性，除了过流保护电路外，还配备了其他保护电路。出现异常发热时，温度保护功能可防止IC损坏；当电池瞬间断开时，欠压保护功能可以防止意外的爆音。因此，该系列产品有助于构建一个可应用于各种环境的健壮系统。

图4。“BD 783xEFJ-M”符合AEC-Q100标准，具有多种保护功能。

3-3.？通过内置电阻减少元件数量。

在这个输出范围的AB类放大器中，设置音量时用来调节信号增益的输入电阻和反馈电阻通常是外置的。新产品通过构建电阻器减少了元件数量和印刷电路板的安装面积。此外，该系列产品* * *有11型号，增益范围为6dB~26dB(增量为2dB)，可微调。只有在频繁调整增益的样品评估中，才会使用26dB的产品“BD78326EFJ-M”。通过为每个输入引脚添加评估电阻，无需更换IC即可轻松执行评估，即使内置电阻，也不会增加设计工时。目前6dB、10dB、26dB型号已经开始量产，其他产品也将陆续发布。

4.？未来发展趋势

如本文开头所述，驾驶舱周围的多功能语音已经成为必然需求，而在未来，随着机箱(连接，？自主，？共享，？随着电动时代的到来，预计这种需求会进一步增加，会有更多的电力输出需求。此外，在内饰布局方面，传统驾驶舱与车载音响的界限将消失，语音的使用将变得更加多样化。

为了满足这些要求，罗门需要不断扩大扬声器放大器的产品阵容。此次推出的BD 783xEFJ-M是车用AB类扬声器放大器，目前ROHM正在研发车用D类扬声器放大器。BD 783xEFJ-M的目标应用产品电源电压在5V以下，下一款车载D类扬声器功放产品将支持与12V电池连接，可实现超过4W的大输出功率。对于支持12V电源的车载扬声器功放IC，虽然目前主流产品是AB类功放，但是随着ECU(电动？控制？节省空间的要求越来越高，散热用的散热器正在成为技术瓶颈。为了解决这个瓶颈问题，ROHM在扬声器放大器中采用了D类放大器系统，为小型化做出了巨大贡献。

作为第一波车载D类扬声器放大器，与BD 783xEFJ-M一样，在产品阵容上，除模拟输入型外，还计划推出数字输入型、多声道型等四款产品，以满足各种应用产品的需求。比如数字输入类型支持TDM(时间？组织？复用)格式。1系统最多可连接8路扬声器，增加了应用设计的选项，提高了应用设计的灵活性。

第二波车载D类扬声器功放计划2021销售。未来，罗门将继续致力于车载扬声器放大器IC的开发，为汽车安全性和舒适性的提高做出贡献。

本文来自车家作者汽车之家，不代表汽车之家立场。