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模拟功率放大器（Analog Power Amplifier）是电子音响系统的核心组件，其核心功能是将输入的模拟音频信号通过晶体管或集成模块直接进行功率放大，以驱动扬声器系统实现电声转换。与数字功放不同，模拟功放无需经过数字信号调制环节，直接通过线性放大电路处理连续变化的电压信号，保留了原始波形的完整性。这种工作模式避免了PWM调制带来的高频噪声，但同时对电路的线性度和热管理提出更高要求。
根据功率管导通状态和偏置方式，模拟功率放大器可分为四类典型架构：
功率管在整个信号周期内持续导通（导通角360°），工作点位于负载线中点。其优势在于无交越失真，谐波成分以偶次谐波为主，听感温暖自然；但理论效率上限仅25%，70%以上电能转化为热能，需配备大型散热系统。典型应用为高端Hi-Fi前级放大及监听系统。
采用双管推挽结构，每管仅导通180°信号周期。静态电流为零，理论效率可达78.5%，但存在致命缺陷——当信号低于晶体管阈值电压（约±0.6V）时产生交越失真（Crossover Distortion），导致小信号细节丢失。
通过设置微小偏置电压（常用二极管或VBE倍增电路），使导通角扩展至200°-300°。在保留乙类高效率优势的同时，基本消除交越失真，成为现代音响主流方案。例如LM3886集成芯片的偏置电流典型值为50mA，平衡了效率与音质。
| 类别 | 导通角 | 理论效率 | 失真特性 |
|---|---|---|---|
| 甲类(A) | 360° | <25% | 无交越失真，偶次谐波丰富 |
| 乙类(B) | 180° | 78.5% | 严重交越失真 |
| 甲乙类(AB) | 200°-300° | 50%-65% | 微量复合失真 |
评估模拟功率放大器需关注六大核心指标：
输出功率：包括RMS功率（持续正弦波输出能力）和PMPO（峰值音乐功率），后者可达前者的5-8倍。专业设备需在1% THD条件下测量8Ω负载功率。
总谐波失真（THD）：A类功放可做到0.01%以下，AB类典型值为0.03%-0.05%。测试需用频谱分析仪捕捉20Hz-20kHz带内谐波能量。
阻尼系数（Damping Factor）：表征功放对扬声器振动的控制力，OCL电路可达200以上，而OTL电路因输出电容存在通常低于50。
转换速率（Slew Rate）：影响高频瞬态响应，优质功放需达50V/μs以上，避免方波测试中出现振铃现象。
为突破传统架构限制，模拟功率放大器发展出三类耦合技术：
无输出变压器设计，通过大容量电解电容（>1000μF）耦合负载。单电源供电简化系统设计，但低频截止频率受限于fL = 1/(2πRLC)，典型车载音响采用4700μF电容实现20Hz低频延伸。
双电源供电实现输出端直驱扬声器，彻底消除耦合电容的相位失真。中点电位漂移需通过精密差分输入级抑制，如NAD C298采用伺服电路将直流偏移控制在±2mV内。
利用两组OCL电路构成电桥，单通道电压摆幅倍增。在相同电源电压下，输出功率提升至常规模式的4倍，适用于低电压便携设备。
| 类型 | 输出元件 | 低频响应 | 输出功率公式 |
|---|---|---|---|
| OTL | 耦合电容 | >20Hz | Po = VCC2/(8RL) |
| OCL | 无 | DC-100kHz | Po = VCC2/(2RL) |
| BTL | 无 | DC-100kHz | Po = VCC2/(RL) |
模拟功率放大器在专业领域持续进化：
高保真音频系统：丹麦Gryphon Audio的Mephisto甲类功放采用动态偏置技术，小信号时工作于纯A类，大动态时自动切换AB类，峰值功率达1500W。
工业检测设备：博电科技PAS120碳化硅功放实现120kW四象限输出，支持电网谐波模拟与硬件在环测试，开关频率提升至传统IGBT的5倍。
热管理创新：Lab.gruppen IPD系列采用液冷散热，功率密度达40W/in³，相较传统风冷方案体积减少60%。
模拟功率放大器技术正向三个维度突破：
宽禁带半导体应用：氮化镓（GaN）晶体管开关速度达硅器件的10倍，使AB类功放-3dB带宽扩展至3MHz，瞬态响应提升。
混合架构：iML6603等芯片融合模拟输入与D类输出级，保留模拟调音特质的同时实现94%效率，THD低至0.01%@1W。
智能化保护：多传感器实时监测结温与电流，配合FPGA实现过载预测，如PAS120的故障响应时间缩短至2μs。
工程设计中需综合考量三要素：
能效与音质平衡：录音监听首选甲类前级+AB类后级组合，流动演出系统宜选D类功放；
散热设计准则：每通道50W以上需强制风冷，散热器热阻应＜1.5℃/W；
保护电路配置：需包含直流偏移保护、V-I限幅及热过载关断，响应阈值设定在输出电流150%处。
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