永利集团宣布面向下一代汽车驾驶舱的解决计划白皮书
前言
除了汽车收音机和汽车音响外 ，车内外还会发出种种声音。例如 ，开启转向指示灯 ，汽车会发出“滴答、滴答”的转向提示音。另外 ，启动用来制止爆发撞击的制动系统时 ，会响起警告音 ，这是高级驾驶辅助系统（ADAS）的功效之一。近来 ，xEV等电机驱动的汽车 ，都配备当行人靠近车辆时的声学车辆警示系统（AVAS）。除此之外 ，汽车还会发出其他的种种语音 ，如启动引擎时的接待语、ETC的提示音等。
图1.多功效车载仪表盘所需的种种声音
上面提到的转向提示音 ，以前听到的是机械继电器的切换声 ，但实现电子化之后 ，纵然不必继电器 ，也会有声音从扬声器中传出。这只是我们从声音中获取重要信息的一个例子 ，未来 ，随着AI或自动驾驶技术的生长 ，对人与汽车之间的双向交流会有更高的要求 ，因此 ，声音作为增进双向交流的工具之一 ，其保存感应该会进一步增加。
1. 扬声器系统的组成
输出上述ADAS和AVAS语音的系统 ，大致分为使用蜂鸣器的系统和使用扬声器的系统。前者虽然本钱很低 ，但可播放的频率有限。此后者与音频设备一样 ，可在更宽的频段播放。很长一段时间以来 ，驾驶舱周围只需要转向提示音和蜂鸣声就足够了 ，不需要多样化的语音。但现在 ，由于驾驶舱周围所需要的语音泛起多样化趋势 ，导致泛起没有扬声器就无法配置系统的局面。
因此 ，扬声器放大器IC就变得必不可少。扬声器放大器IC是用于放大SoC(System On a Chip)等输出的语音信号 ，使电流流向扬声器来实现驱动的IC。语音信号花样有两种 ，一种是输入正弦波等模拟信号的模拟输入型 ，另一种是使用I2S等数字音频花样的数字输入型 ，需要凭据应用系统区分使用。另外 ，扬声器放大器IC的输出方法大致分为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较低 ，且IC发热较严重 ，但具有不会爆发不须要的辐射的优点。而D类放大器 ，虽然功率转换效率高 ，且IC发热量少 ，但会爆发不须要的辐射 ，故需要在输出端配置LC滤波器。因此通常在容许的发热量规模内 ，接纳AB类放大器；在需较大输出功率且禁止许发热时 ，接纳D类放大器。
2. 扬声器放大器的课题
无论接纳何种输出方法 ，车载扬声器放大器都需具有高可靠性 ，且兼具大功率输出（音量大）和宁静性�？煽啃缘闹匾允俏阌怪靡傻� ，但大功率输出与宁静性之间是此消彼长的关系 ，两者兼具的难度很是大。要实现大功率输出 ，就需要使大电流流向扬声器 ，也就相当于加大IC的输出晶体管尺寸。但若输出晶体管尺寸变大 ，例如在扬声器爆发故障泛起短路时 ，输出引脚间就可能有大宗电流流过。在某些情况下甚至会损坏IC ，进而影响汽车的宁静性。为避免这一情况的爆发 ，有须要在IC上搭载过电流�；さ缏� ，古板的扬声器放大器IC接纳的是限制负载电流的方法。但接纳这种要领时 ，必须将过电流�；さ缏返氖虑殂兄瞪柚梦∮诳墒涑龅淖畲蟮缌鞯闹� ，如图2所示。因此保存最大输出功率受限 ，且在大功率输出时爆发波形（声音）失真的问题。
图2.过电流�；さ缏返牟ㄐ问疽馔�
3. ROHM的新产品“BD783xxEFJ-M”
ROHM开发出兼具大功率输出与宁静性 ，完美解决这一问题的车载仪表盘用扬声器放大器“BD783xxEFJ-M”。该系列产品以仪表盘中需求最多的5V电源运行、且输出功率1～2W为主要目标 ，输入方法接纳了模拟输入 ，输出方法接纳了元器件数量较少的AB类。该系列产品具备如下所示的三大优势。
3-1. 具有过电流�；すπ� ，且实现了2.8W大功率输出
新产品“BD783xxEFJ-M”接纳新研发的过电流�；さ缏� ，兼顾了大功率输出与宁静性。在电源电压5V、负载4Ω的条件下 ，输出功率可达2.8W（THD+N<10％） ，并且其�；すπЭ杀苊庋锷饕攀涑龆搪芬⒌墓收�。
图3.车载仪表盘用搭载过电流�；すπУ难锷鞣糯笃魇涑龉β时冉�
通常 ，AB类放大器的过电流�；さ缏范嗍褂谩跋蘖髌鞯缏贰� ，如上所述 ，通过限制输出电流 ，虽然可避免过电流的流出 ，但也限制了输出功率。要想不限制输出功率并�；げ访馐芄缌饔跋� ，就需要接纳“峰值电流�；さ缏贰� ，正如字面意思所示 ，这是一种检测峰值电流并停止输出的机制。在输出电流凌驾最大电流时 ，可接纳这一方法检测电流 ，但在输出的偏置电压较低的情况下 ，如启动时或欠压时 ，纵然输出短路 ，输出电流的最大值也不会凌驾阈值 ，因此�；さ缏凡换崾虑�。因此 ，峰值电流�；さ缏返娜钡憔褪荌C发热温度高于芯片结温 ，最糟糕时甚至会损坏芯片。也就是说 ，如果接纳限流电路 ，会导致声音失真；如果接纳峰值电流�；さ缏� ，则保存无法�；さ那榭�。
为解决这一问题 ，ROHM研究并设计出综合了这两种电路优势的新型过电流�；さ缏罚ㄗɡ昵胫校�。该技术在启动时或欠压时等不需要输出大功率的情况下 ，会启动限流电路 ，以避免IC发热；在正常运行时 ，会自动切换为峰值电流�；�。这是一种综合具备两种�；さ缏酚诺� ，并可实现大功率输出的技术
新产品“BD783xxEFJ-M”搭载了这一新型过电流�；さ缏� ，可切实�；C免受负载短路影响 ，且在输出大功率时也不会泛起失真的情况。
3-2. 可靠性高 ，支持车载应用中的严苛情况
新产品切合汽车电子产品可靠性标准AEC-Q100 ，支持事情温度达 Ta=105℃ ，因此在追求高可靠性的车载应用领域中也可定心使用。该系列产品接纳功率封装（HTSOP-J8） ，在通常发热量较大的AB类放大器中 ，纵然在105℃的事情温度条件下也可实现大功率输出。该封装虽然是引线框架型封装 ，尺寸较小 ，仅为4.9mm×6.0mm×1.0mm ，但在使用4层电路板时（依据JEDEC51-5,7标准）的θJA仅为45.2℃/W ，散热性能很是精彩。接纳该封装 ，相较于ROHM以往的产品 ，芯片温升降低了80%（条件：VCC=5V, RL=8Ω, THD＜10%） ，纵然是在Ta=105℃的严苛条件下 ，也能在不损害功效的前提下输出语音 ，这是以往的封装无法实现的。另外 ，在功效方面 ，为了提高其可靠性 ，除过电流�；さ缏分� ，还搭载了其他�；さ缏�。在泛起异常发热时 ，通过温度�；すπ� ，可避免IC受到损坏；在蓄电池瞬断时 ，通过欠压�；すπ� ，可避免爆发意外的POP噪声。因此 ，该系列产品有助于构建一个可适用于种种情况的强健系统。
图4.切合AEC-Q100标准且具备种种�；すπУ摹癇D783xxEFJ-M”
3-3. 通过内置电阻 ，减少元器件数量
在该输出规模的AB类放大器中 ，设置音量时用于调解信号增益的输入电阻和反响电阻通常是外置的。新产品通过将该电阻内置 ，减少了元器件数量 ，缩小了印刷电路板的装置面积。另外 ，该系列产品共有11款机型 ，增益规模为6dB～26dB（以2dB为增量） ，可进行精细的增益调解。仅在频繁调解增益的样品评估时 ，才会使用26dB的产品“BD78326EFJ-M” ，通过在各输入引脚添加评估用的电阻 ，无需更换IC就可以轻松进行评估 ，纵然内置电阻 ，也不会增加设计工时。目前6dB、10dB、26dB机型已经开始量产 ，其他产品也将陆续宣布。
4. 未来生长趋势
正如本文开头所述 ，驾驶舱周围的语音多功效化已经成为一定需求 ，未来随着CASE（Connected, Autonomous, Shared, Electric）时代的到来 ，预计这一需求将会进一步增长 ，并且还会有更大功率输出需求。别的 ，在车内结构方面 ，古板的驾驶舱和车载音响之间的界限将会消失 ，语音的使用方法也将变得越发多元化。
为了满足这些需求 ，ROHM需要不绝扩充扬声器放大器的产品阵容。本次推出的BD783xxEFJ-M是车载AB类扬声器放大器 ，目前ROHM还正在开发车载D类扬声器放大器。BD783xxEFJ-M的目标应用产品的电源电压在5V以下 ，下一款车载D类扬声器放大器产品将支持与12V电池连接 ，并可实现4W以上的大输出功率。关于支持12V电源的车载级扬声器放大器IC来说 ，虽然目前的主流产品是AB类放大器 ，但随着驾驶舱和车头单位用的ECU（Electric Control Unit）对节省空间的要求越来越高 ，散热用散热器正在成为技术瓶颈。为解决这一瓶颈问题 ，ROHM通过在扬声器放大器中接纳D类放大器系统 ，为实现小型化做出了很大孝敬。
作为第一波车载D类扬声器放大器 ，与BD783xxEFJ-M一样 ，产品阵容中除了模拟输入型外 ，还计划推出数字输入型和多通道型等共4款产品 ，以满足种种应用产品的需求。例如 ，数字输入型支持TDM（Time Division Multiplexing）花样。在1个系统中最多可连接8通道扬声器 ，可增加应用设计的可选项 ，提高应用设计的灵活性。
第二波车载D类扬声器放大器计划于2021年出售样品 ，未来 ，ROHM将继续致力于车载扬声器放大器IC的开发 ，为提高汽车的宁静性和舒适性孝敬力量。
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