汽车正在从单纯的出行工具升级为智能移动终端，消费者的需求早已跳出动力、操控等传统机械性能的范畴，转而追求更具沉浸感、个性化的智能座舱体验。而声音，作为智能座舱中最具氛围感的交互语言，成为车企打造差异化竞争力的核心赛道，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发生。
数字座舱不再是豪华车的专属标签，而是从高端市场逐步下探至主流车型，成为各大品牌的宣传亮点时，最简单且直接有效的方法就是堆砌扬声器带来更好的声学体验。
实际上，我们看到汽车，不只是电动汽车，都在部署超过20个扬声器的复杂声场。
比如尊界S800，配备了43个扬声器，蔚来ET9配备了35个扬声器，极氪9X则有32个扬声器。中高端车型则基本有25-30个左右的扬声器。高性价比车型也配备了20个左右的扬声器。
值得一提的是，越来越多的扬声器都是结合了多声道布局（如7.1.4、9.2.4.8），并具备了专属调音技术以及主动降噪等功能，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。另外，大多数高级扬声系统都是选配，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，音乐座舱早已超越听的单一功能，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。
功放芯片是关键之一
一般而言，汽车音响系统包括了音响主机（音源）、功放（信号放大）和扬声器（发声）组成。其中功放主要包括了DSP和功放芯片。
声音体验虽说是扬声器堆砌的结果，但并不是简单堆砌，也离不开各类芯片的支持，音频放大就是其一。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——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核心桥梁。
为什么要选择D类功放
简单而言，D类放大器效率最高，发热最小，尺寸最小，非常适合电动汽车等严苛的场景中。
放大技术与音质的关联，并不能完全只从音质角度出发。以传统的 A 类 / AB 类放大技术来看，A类放大音质最佳，其原理是纯粹对模拟信号进行线性放大，音质无失真。
但是，A类放大虽然信号保真度最好，却非常耗电。一般来说，电能利用率只有 20%~30%。除了效率差，高耗电也意味着会产生大量废热，通常需要在放大晶体管上加装大型散热片辅助散热。
另一种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，过去成为消费音响领域最主流的放大方式。
但在当前播放需求中，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，如今早已成了热门方案。
D 类放大采用的是 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。也正因这种工作模式，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类音频放大器新动向
D类放大器的市场已经持续许久，据EEWorld获悉，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、英飞凌等等，国内厂商则包括了纳芯微等公司。
意法半导体全集成D类放大器
正是因为D类放大器的产品年头很长，因此芯片厂商的创新脚步稍缓，比如意法半导体（ST），作为车载D类音频的开拓者，其新品是在2021年发布的。
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。
HFDA801A是采用四桥配置的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，并最大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)。
德州仪器推出单电感调制技术
德州仪器（TI）是最近在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就宣布推出了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，并最大限度减轻系统重量。
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，效率最高可提升 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还提到了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最高 70%，实现对输入音频信号的快速响应。
另外，TI也提出了一个有意思的观点，即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。在最高端的车辆中，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以下方面：
• 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
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。
氮化镓正在快速发展
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，在过去，这类系统大多仅用于低功率或普通音质的通用音频设备。技术原因很简单：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，最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。
总 结
随着数字技术的发展，音频产品体验变得越来越好，同时成本也在不断降低，尤其是在汽车中，不断创新的数字放大技术，提升着人们的生活品质和驾乘体验。
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