汽车正从单纯的出行工具向智能移动终端转变，消费者的需求不再局限于动力、操控等传统机械性能，而是追求更具沉浸感、个性化的智能座舱体验。声音作为智能座舱中氛围感的交互语言，成为车企打造差异化竞争力的赛道。从普通音响到品牌定制、从单声道到沉浸式环绕立体声，一场车内声学革命正在悄然兴起。
如今，数字座舱不再是豪华车的专属，已从高端市场逐步普及到主流车型，成为各大品牌的宣传亮点。简单直接的方法就是增加扬声器数量以带来更好的声学体验。实际上，无论是传统燃油汽车还是电动汽车，都在部署超过 20 个扬声器的复杂声场。例如尊界 S800 配备了 43 个扬声器，蔚来 ET9 有 35 个扬声器，极氪 9X 则配备了 32 个扬声器。中高端车型一般配备 25 - 30 个左右的扬声器，高性价比车型也配备了 20 个左右。
越来越多的扬声器采用多声道布局（如 7.1.4、9.2.4.8），具备专属调音技术和主动降噪等功能，部分还搭配座椅头枕扬声器、天空声道，实现全车无死角的沉浸式音效。而且，大多数扬声系统为选配，这也提升了 OEM 的利润率。
更重要的是，在智能座舱生态不断完善的当下，音乐座舱已超越单纯的听音乐功能，融合了在线无损音乐、车载 K 歌、语音交互、导航播报等多元场景，还与主动降噪、氛围灯、座椅联动等功能深度结合，打造多感官协同的沉浸式体验。
功放芯片是汽车音响系统的关键之一。一般来说，汽车音响系统由音响主机（音源）、功放（信号放大）和扬声器（发声）组成，其中功放主要包括 DSP 和功放芯片。声音体验虽与扬声器数量有关，但并非简单堆砌，还离不开各类芯片的支持，音频放大就是其中重要的一环。作为音频信号的动力引擎，它承担着将微弱音频信号放大至驱动扬声器的功率、优化音质失真、适配车内复杂声学环境的关键作用，直接决定了车内声音的还原度、立体感与沉浸感。
从传统模拟功放到高效 D 类功放，从单通道到多通道集成，从基础功率放大到融合主动降噪、音效调校等多功能，车载音频放大芯片正随着音乐座舱的进化不断迭代。它不仅要满足车规级的严苛要求，如耐高温、抗干扰、低功耗、高稳定性，还要适配智能座舱的多元化需求，支持多扬声器协同、兼容无损音频解码、匹配 ANC/ASC 等声学功能，成为连接数字音频信号与车内声场的桥梁。
为什么要选择 D 类功放呢？简单来说，D 类放大器效率，发热，尺寸，非常适合电动汽车等严苛的场景。放大技术与音质的关联不能仅从音质角度考虑。以传统的 A 类 / AB 类放大技术为例，A 类放大音质，其原理是纯粹对模拟信号进行线性放大，音质无失真。但 A 类放大非常耗电，电能利用率只有 20% - 30%，且会产生大量废热，通常需要加装大型散热片辅助散热。B 类放大设计虽然省电效果较好，但信号失真对音质影响极大，因此衍生出兼具两者优点的 AB 类放大，在音质和省电之间取得了比较均衡的效果，过去曾是消费音响领域主流的放大方式。
然而，在当前电路整体布局空间越来越小、同时要求降低功耗、延长续航等发展趋势下，早在 1958 年就被提出的 D 类放大器，如今已成为热门方案。D 类放大采用 PWM 原理，工作方式类似主板上的开关电源概念，通过数字频率波形的疏密来输出模拟振幅的大小，频率密则振幅高，反之频率疏则振幅低。正因这种工作模式，D 类放大也被称为数字式功率放大或数字功放。
D 类放大省去了传统 AB 类晶体放大在做大功率机型时所需的大型变压器、超大容量滤波电容，可以改用小电容和类似开关电源的小型变压器替代，让电能可以快速、直接地驱动喇叭单元。这种工作模式带来了极高的电能利用率，理论上可达 100%，实际应用中也常能达到 80% - 90% 的水平。D 类放大电路工作时不易产生高热，因此可以省去占用空间的散热片。此外，由于采用 PWM 模式，D 类放大电路的体积比传统功率放大线路小很多，成本也更低，再加上低发热的优点，非常适合用在狭小空间内。
不过从音质角度来看，D 类放大的缺点在于它是通过调制过程实现放大，结果必然与原始信号存在一定差异。但在一般消费类产品的音乐播放中，其音质是可以接受的；而且在目前技术下，D 类放大的音质越来越好，尤其在低功率输出时表现更佳。评估 D 类放大的优劣，主要看电源抑制比（Power Supply Rejection Rate；PSRR），单位为 dB，PSRR 应尽可能高。音质方面则看总谐波失真加噪声比（THD+N），单位为百分比，THD+N 应尽可能低，一般不超过 10%，高标准要求则要低于 0.1%、0.01%。不过 THD+N 建议结合负载阻抗 RI、输出功率（Output Power）、PWM 调制频率等参数一起对比，才能准确判断。
此外，D 类放大具有独特的特性，因此在音质评估时必须注意 EMI 电磁干扰问题。因为 D 类放大 IC 会持续、频繁地进行晶体管的导通与关断操作，很容易产生电磁干扰，对音质产生不利影响。因此电磁干扰辐射越低的产品越好，在空间与成本允许的情况下，也可以用金属外壳加强屏蔽。
许多 D 类放大 IC 在省电性、控制性、体积缩小、灵活性、保护能力等方面各有侧重，形成各家特色，这些大多与音质关系不大，但有些设计如果做得太过，就会对音质产生影响。例如一些 D 类放大 IC 会降低后级 LC 低通滤波电路的品质，使用更小的电容，甚至完全省去电容（Cap-Free）；还有些设计连外接电感也一并省去（LC-Free、Filter-Free），直接利用扬声器音圈的漏感充当 LC 滤波。这类 D 类放大 IC 体积可以做得非常小，输出引脚可直接连接喇叭、耳机。虽然这种设计能把体积做到极小，但高频部分未经滤波就直接输出。喇叭很难发出 20kHz 以上的声音，即便发出人耳也听不到，但如果滤波省得太过，也可能对可听频段内的音质产生负面影响。
D 类放大器的市场已经发展许久，目前主要的车载 D 类音频放大器厂商包括但不限于 ADI、NXP、ST、TI、英飞凌等，国内厂商则有纳芯微等公司。
意法半导体（ST）作为车载 D 类音频的开拓者，其新品 HFDA801A 于 2021 年发布。HFDA801A 是一款高分辨率音频放大器芯片，专门为尺寸紧凑、追求成本效益的车用音响系统设计。它采用四桥配置的 2MHz 开关频率、脉宽调制 (PWM) D 类放大器，集成高性能数模转换器 (DAC)，可在任何负载条件下提供高保真级的音质，开通 / 关断操作无噪声，输出没有任何失真。HFDA801A 的信噪比为 121dB，动态范围 120dB，输出噪声仅 10μV，音频性能表现出色，而且价格低廉，尺寸小巧。集成 L - C 低通滤波器的反馈配置让放大器具有高达 80kHz 的超宽平滑频响，并限度降低对外部组件的依赖。高带宽允许放大器用于高清 (HD) 音频场景，让设计人员能够依赖出色的线性度和低失真度，不受所选电感和电容的产品质量影响。这款放大器采用内部供给全部电源电压的架构，使 HFDA801A 可以从车辆蓄电池取电，而无需增加额外的电源变换器。新放大器具有广泛的负载范围，即使大功率驱动四路 2Ω 低阻抗负载，也能确保性能稳定。此外，通过集成实时诊断、数字阻抗表和实时负载电流监视器，HFDA801A 还可用于安全相关的必须符合 ASIL 要求的音频应用，例如电动汽车低速提示音系统 (AVAS)。
德州仪器（TI）是近在 D 类音频放大器领域比较活跃的公司，已连续多年推出新品。今年 TI 宣布推出了 TAS67524 - Q1 和 TAS6501 - Q1 两款产品，其中 TAS67524 - Q1 采用了 TI 近两年主推的 1L（单电感）技术。单电感（1L）调制技术是一项专有的汽车级创新技术，可将电感电容（LC）滤波器中的电感数量减少 50%，从而降低成本、节省印制电路板（PCB）空间，并限度减轻系统重量。相较于传统 D 类调制方案，该技术通过取消每个通道半桥的开关动作，有效降低损耗，效率可提升 7%。这项技术可轻松集成到 D 类功放中，不会增加设计复杂度，同时保持高品质的车载音频性能。TI 的 TAS67x 系列产品便搭载了 1L 调制技术，提供四通道输出，支持 19V 或 26V 工作电压，并具备实时负载诊断功能。
TI 还提到，若系统需要主动降噪或路面噪声抑制，需要低延迟音频，TI 的 D 类功放有一条额外低延迟信号通路，在 48 kHz 采样率下信号处理速度提升 70%，实现对输入音频信号的快速响应。另外，TI 提出将音频放大器用于汽车座椅振动器系统中的应用。该系统通过座椅振动提供反馈，用于高端汽车的安全警报、音频增强和舒适性功能。实际上，通过震动装置使驾驶员座椅产生振动，这些振动可作为倒车碰撞预警、车道辅助等安全警告，也可作为提升生活品质的功能，例如增强音频低音效果。在端的车辆中，此技术可用作腰部按摩器。同样的技术也可应用于驾驶模拟器和游乐设施领域。尽管座椅振动可通过典型的电机驱动器实现，但音频放大器因其能与系统中现有的音频基础设施良好配合，成为系统设计人员青睐的方案。一款精心选择的多通道 D 类放大器既能向振动元件提供所需功率，同时也可驱动传统的音频扬声器。振动效果所选用的频率通常也处于音频带宽 (20Hz - 20kHz) 范围内，这使得音频放大器非常适合此类应用。TI 分析了线性共振传动器 (LRA)、偏心旋转质量 (ERM) 电机和螺线管，三者都可以与 TI 的 D 类放大器相兼容。LRA、ERM 和螺线管的直流阻抗通常与音频扬声器的阻抗范围相同：4Ω - 16Ω。这使得几乎任何 D 类音频放大器都能轻松驱动这些负载。为了帮助缩小器件选择范围，还需要考虑其他参数，选择标准可包括但不限于通道数量、每通道输出功率、电源电压、音频输入源（模拟或数字）、动态处理功能（均衡器、压缩器等）、负载诊断等。TAS6424E - Q1 是一款能够驱动车辆中所需执行器和扬声器的出色器件，因此可成功应用于此类场景。该通用设计不仅能轻松驱动扬声器负载，还可利用额外通道驱动执行器，所有功能均通过同一数字音频总线实现。
氮化镓在车载音频市场中也正在蓬勃发展。EPC 表示，尽管 D 类功放优势众多，但过去这类系统大多仅用于低功率或普通音质的通用音频设备。技术原因在于，为达到要求的失真指标（总谐波失真 + 噪声 THD+N、瞬态互调失真 TIM、互调失真 IM），D 类功放必须依靠大量负反馈来弥补其开环性能的不足。而大量负反馈本身就会引入瞬态互调失真（TIM），带来一种 “生硬刺耳感”，掩盖音乐本该有的丰富细节与音色韵味。这类失真的很大一部分根源，来自如今几乎所有数字系统都在使用的功率开关器件：硅基 MOSFET。虽然它能提升功放效率，但硅材料本身因开关特性不理想、导通电阻高、存储电荷量大，一直饱受音频失真问题困扰。
氮化镓 D 类功放晶体管技术，其开关精度极高，能够近乎完美地还原 PWM 调制器输出的微弱音频信号功率，从而减少甚至完全取消大量负反馈。输出滤波器带宽可翻倍以支持高清音频，却不用担心 EMC/EMI 问题。此外，氮化镓 D 类音频功放的开关技术能实现极低的导通电阻与开关损耗，让功耗几乎可以忽略不计，从而让全世界既能享受 D 类的优势，又能达到甚至超越 A 类的音质。EPC 的 eGaN FET 拥有更快的开关速度，让功放设计师得以提高 PWM 开关频率、减小死区时间、大幅降低负反馈，进而实现以往只有庞大、复杂、笨重的 A 类功放才能达到的音质。在同等产品价位下，全新 D 类方案即可达到或超越当下线性功放的音质。举例来说，基于 eGaN FET 的 D 类功放，中频 THD 可轻松达到 0.005%，而同级线性甲类功放约为 0.05%。
另外，近英飞凌也正式推出 CoolGaN 100V G1 系列车规级晶体管，并开始提供符合 AEC - Q101 汽车应用标准的预量产样品，包括 CoolGaN? 高压（HV）车规级晶体管及多种双向开关。除了在电源应用之外，CoolGaN 系列也非常适合 D 类音频放大器场景。
