汽车紧急呼叫系统需要具备高效率以及诊断功能，这对音频系统提出了特殊的要求，例如要求扬声器具备诊断功能和低功耗。接下来，我们将以车规级 D 类音频放大器 MPQ7795 - AEC1 为例，深入探讨如何改进紧急呼叫系统的音频功能。这款音频放大器非常适合空间受限的高功率音频系统。

车规级紧急呼叫系统

下图展示了采用 MPQ7795 - AEC1 实现的典型紧急呼叫系统简化功能框图。

紧急呼叫系统由备用电池供电，这样即使事故导致汽车电池与系统断开连接，紧急呼叫系统仍能正常工作。音频信号的输入前端和输出被组合成单个编解码器，其中包括模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）。由于音频信号路径通过电话为驾驶员和紧急呼叫中心提供语音连接，所以大多数系统只需要一个通道就足够了，这个通道中包含 1 个麦克风、1 个 ADC、1 个 DAC、1 个 D 类放大器和 1 个扬声器。DAC 的输出信号具有低电流和低电压能力，而 MPQ7795 - AEC1 作为一款理想的 D 类音频放大器，能够为信号提供更高的电压和电流能力，用以驱动扬声器中的驱动器。

AB 类放大器和 D 类音频放大器

在汽车音频系统中，通常有两种音频放大器可供选择，即 AB 类放大器和 D 类放大器。
AB 类音频放大器实现起来较为简单，使用方便，并且适用于多种汽车音频系统。这些线性放大器不会产生电磁干扰（EMI），而且不需要很多外部电子元件。然而，其效率极低且散热性能差，因此需要用散热器和风扇来实现被动（甚至主动）热管理。这些额外的外部组件使得 AB 类音频放大器总体而言成本高于 D 类音频放大器。
D 类音频放大器是一种开关放大器，其功率级始终工作在开关模式下。与 AB 类放大器相比，这限度地降低了功耗。此外，D 类音频放大器是一种高效率开关放大器，它几乎不需要热管理。不过，它仍然需要输出电感和 EMI 滤波器来应对 EMI 问题。除却这一点，D 类音频放大器因其超高的效率和小尺寸而广泛应用于汽车紧急呼叫系统。

高效率及出色的 EMI 性能

汽车紧急呼叫系统通常需要较大的功率。MPQ7795 - AEC1 可充当 D 类放大器的桥接负载（BTL）结构，它完全可以满足汽车紧急呼叫系统的功率要求（见下图）。

BTL 放大器的输出信号幅度（VOUT_BTL）可以与放大器的电源电压（VDD）一样高。其输入音频信号和反馈信号耦合到比较器的反相输入，从而创建单端电路。
VOUT_BTL 可通过公式（1）来计算：
VOUT_BTL = (2D?1) × VDD （1）
其中 D 是占空比。
BTL 放大器的输出功率（POUT_BTL_MAX）可通过公式（2）估算：
POUT_BTL_MAX = (VDD)2 / 2R （2）
其中 R 是扬声器的电阻。
紧急呼叫系统的重要功能之一是让驾驶员尽可能长时间地与紧急服务人员通话，这意味着系统效率要非常高。为提高效率，MPQ7795 - AEC1 可以将开关频率（fSW）设置为 330kHz、384kHz、470kHz 或者 2.2MHz。在 470kHz 和 2.2MHz 工作频率下，其效率均超过 90%。下图显示了 8Ω 扬声器的效率与输出功率之间的关系曲线。此外，MPQ7795 - AEC1 集成的 150mΩ 低导通电阻（RDS (ON)）MOSFET 也可提高效率。

此外，当选择频率为 2.2MHz 时，由于外部电感感值较小，PCB 面积也可相应减小。下图显示了 MPQ7795 - AEC1 的超小占板面积。

除了具备高效率和小 PCB 尺寸，MPQ7795 - AEC1 还具有出色的 EMI 性能，使用 2m 输出电缆也可满足 CISPR 25 Class 5 标准。下图显示了 CISPR 25 Class 5 传导 EMI（峰值）测试结果。

下图显示了 CISPR 25 Class 5 传导 EMI（平均值）测试结果。

音频放大器的负载检测功能

对于汽车紧急呼叫系统来说，在严重事故发生后，系统仍保持正常运行非常关键。因此，D 类音频放大器必须具有集成检测通信，以便放大器能够将检测结果传送给处理器。一旦发生事故，检测系统可帮助确认扬声器仍然可以实现驾驶员和紧急服务人员之间的通信。
MPQ7795 - AEC1 的负载检测功能可以检测负载开路、负载短路、输出对 VDD 短路以及输出对地短路等情况。一旦器件启动，在部件开始切换之前或进入故障状态之前，负载诊断即开始运行。诊断期间，输出处于高阻抗（Hi - Z）状态。负载检测通常需要 480ms。如果检测到任何故障情况，MPQ7795 - AEC1 即向微控制器（MCU）故障状态。另外，MPQ7795 - AEC1 在负载检测期间不会出现气爆杂音。

结语

为了降低车祸死亡率，拥有可靠的紧急呼叫系统以尽快提供紧急服务至关重要。一旦发生事故，D 类音频放大器能够有效促进驾驶员或乘客与紧急服务中心之间的通信。
MPQ7795 - AEC1 是一款车规级 D 类音频放大器，它提供负载检测功能，能够以超小尺寸的器件封装确保容错操作和高输出功率。在汽车紧急呼叫系统的设计中，MPQ7795 - AEC1 展现出了卓越的性能和应用价值，为提升汽车紧急呼叫系统的可靠性和有效性提供了有力的支持。随着汽车技术的不断发展，相信类似的高性能音频放大器将在汽车安全领域发挥更加重要的作用。