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無濾波器雙路D類功放MAX9713/9714原理與應(yīng)用

作者: 時間:2015-12-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  /MAX9714是公司最新推出的無濾波器雙路D類音頻功率放大器。文中介紹了/MAX9714的基本性能和主要特點,給出了/MAX9714的引腳功能和主要性能參數(shù),同時給出了該器件在音響設(shè)備上的應(yīng)用電路。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/284578.htm

  1概述

  MAX9713/MAX9714無濾波器D類音頻功率放大器是MAXIM公司生產(chǎn)的開關(guān)型功率放大器的改進產(chǎn)品,其中MAX9713是單聲道功率放大器,MAX9714是立體聲功率放大器,它們均具有AB類功率放大器的性能和D類功率放大器的效率,且不需要傳統(tǒng)D類功率放大器的輸出濾波器,也不需要散熱器,因而節(jié)省了電路板面積,降低了設(shè)計成本。MAX9713/MAX9714器件采用10V~25V單電源電壓供電,靜態(tài)電流僅為18mA。在單路工作模式下,該器件可向8Ω負載輸出高達6W的功率,且效率高達85%,THD+N低于0.07%,SNR超過100dB,同時還具有短路和過熱保護功能。因而可以廣泛應(yīng)用在臺式計算機、筆記本電腦、汽車音響、LCD監(jiān)視器、投影儀和家用電視接收機等設(shè)備中。

  2 引腳功能和主要參數(shù)

  2.1 引腳功能

  MAX9713/MAX9714均采用32腳TQFN封裝,MAX9713的封裝尺寸為5mm×5mm,MAX9714的封裝尺寸為7mm×7mm,其引腳排列如圖1所示,各引腳的功能如下:

  PGND:電源地;

  VDD:電源端,電壓范圍為10~25V;

  C1N:充放電電容負極;

  C1P:充放電電容正極;

  CHOLD:充放電容控制電容接入端,設(shè)計時可用1μF電容連接到VDD端;

  N.C.:空腳;

  REG:內(nèi)部調(diào)節(jié)器輸出端,應(yīng)使用0.47μF電容對地旁路;

  AGND:模擬信號地;

  IN+:同相輸入端;

  IN-:反相輸入端;

  SS:軟啟動端,使用時應(yīng)在SS端到地GND端接0.47μF的電容;

  SHDN:關(guān)機控制端,低電平有效;

  G1,G2:分別為增益選擇1和2端;

  FS1,F(xiàn)S2:分別為頻率選擇1和2端;

  OUT-:音頻信號反相輸出端;

  OUT+:音頻信號同相輸出端;

  INL-:左通道反相輸入端;

  INL+:左通道同相輸入端;

  INR-:右通道反相輸入端;

  INR+:右通道同相輸入端;

  OUTR-:右通道音頻信號反相輸出端;

  OUTR+:右通道音頻信號同相輸出端;

  OUTL-:左通道音頻信號反相輸出端;

  OUTL+:左通道音頻信號同相輸出端。

  2.2 主要性能參數(shù)

  MAX9713/MAX9714的主要性能參數(shù)。

  3電路原理與外圍電路設(shè)計

  MAX9714的內(nèi)部原理框圖如圖2所示,與MAX9713相比,MAX9714僅多了一個放大通道,其余部分完全相同。下面以MAX9714為例,簡要分析其主要單元電路的工作原理。

  3.1 信號輸入電路

  MAX9713/ MAX9714內(nèi)部采用全差動輸入結(jié)構(gòu),與多媒體數(shù)字解碼器輸出兼容,可直接相連。由于MAX9713/MAX9714采用的是差動輸入結(jié)構(gòu),因而可有效放大兩個輸入端的差模信號,同時也可抑制輸入信號中的共模噪聲。在有些應(yīng)用場合,還可設(shè)置為單端輸入方式,但此時輸入信號、公共地到兩個輸入端之間的耦合電容不能省去。

  輸入電路中的電容CIN既是信號耦合電容,又可與MAX9713/MAX9714的輸入阻抗構(gòu)成高通濾波器,其電容值的大小直接影響高通濾波器下限截止頻率的高低,為了使放大器具有較好的低頻特性,CIN的電容值不能太小,一般取0.47μF較為合適。電容CIN宜選用鉭電容或鋁電解電容,耐壓值較高的陶瓷電容雖然也可以使用,但是容易引起低頻失真,所以一般不宜使用。

  3.2 調(diào)制模式

  MAX9713/MAX9714的調(diào)制方案有固定頻率模式FFM和擴散頻譜模式SSM兩種。在固定頻率模式FFM下,可由FS1和FS2設(shè)定開關(guān)頻率,其輸出信號頻譜由開關(guān)頻率及其諧波成分組成,因此,即使開關(guān)頻率在標稱值的±35%范圍內(nèi)變化,也不會影響電路對音頻信號的再現(xiàn)。

  擴散頻譜模式SSM是公司獨有的、具有專利技術(shù)的調(diào)制方案,可使輸出信號頻譜變得較為平坦,并能有效降低揚聲器和連接電纜的EMI輻射 滿足FCC輻射標準。在SSM模式(通過置FS1=FS2=H來完成設(shè)置),開關(guān)頻率將圍繞中心頻率(335kHz)在±1.7%kHz內(nèi)變化。雖然調(diào)制方式還是一樣,但是三角波的周期在循環(huán)變化。輸出信號頻譜則隨開關(guān)頻率變化而變化,而對于能量譜,它們通常隨著頻率的變化分布在整個頻帶內(nèi),這樣的頻譜看起來就像白噪聲,EMI輻射也相應(yīng)降低。

  3.3 輸出電路

  傳統(tǒng)的D類音頻功率放大器為了從放大后的PWM輸出信號中還原音頻信號,往往需要一個輸出濾波器,這樣既增加了成本和放大器的尺寸,又降低了效率。MAX9713/MAX9714不需要輸出濾波器,而是利用揚聲器內(nèi)固有的線圈電感和揚聲器來對發(fā)聲頻率范圍內(nèi)人耳所能聽到的聲音成份實現(xiàn)自然濾波,以達到體積更小、成本更低、效率更高的目的。這是因為,MAX9713/MAX9714的工作頻率遠遠超過大多數(shù)揚聲器的發(fā)聲頻率范圍。由于揚聲器音頻線圈的振動受低頻信號的影響較大,受高頻信號的影響非常小,因此,只要采用線圈電感大于30μH的揚聲器就能有效還原PWM輸出中的音頻信號。典型的8Ω揚聲器的線圈電感一般在30μH到100μH之間,所以無需輸出濾波器,選用線圈電感值大于60μH的揚聲器可達到最佳的輸出效果。

  雖然MAX9713/MAX9714不需要輸出濾波器,但是在使用時必須注意:輸出端與揚聲器之間的連接電纜長度不得超過36cm。如果遇到輸出線路的長度超過36cm、電路板設(shè)計不夠合理而影響輸出效果、電路附近有電磁輻射敏感設(shè)備等情況,就必須設(shè)計輸出濾波器。

  3.4 開關(guān)機噪聲抑制電路

  MAX9713/MAX9714內(nèi)部具有開關(guān)機噪聲抑制電路。在關(guān)機過程中,放大器輸出端的H型橋路通過300kΩ電阻連接到GND端,輸出端沒有能聽到的噪聲信號輸出。在開機過程中,輸入放大器內(nèi)部偏置電壓被設(shè)置為較低的值,輸入放大器不工作,從而可以達到靜音、防止噪聲輸出的目的。開機后,隨著軟啟動電容器兩端電壓的逐漸增加,輸入放大器內(nèi)部偏置電壓會逐步達到正常值,電路開始進入正常工作狀態(tài)。由于電容CSS值會影響開機靜噪時間的長短,為了達到最佳的靜噪性能,電容CSS的取值最小應(yīng)該達到180nF。

  4應(yīng)用電路

  采用MAX9714與MAX9722B設(shè)計的多功能高效率立體聲音箱放大器。該電路既可以用揚聲器進行大功率立體聲信號輸出,也可以連接耳機以滿足個人欣賞音樂之需,而且兩種輸出方式不同時工作,互不影響。圖中,CODEC為音頻信號輸入端,當耳機插孔沒有插入耳機時,場效應(yīng)管柵極和MAX9722B的SHDN端均為低電平,MAX9714正常工作而MAX9722B處于停機狀態(tài)。當耳機插入耳機插孔后,場效應(yīng)管柵極和MAX9722B的SHDN端均為高電平,場效應(yīng)管處于導通狀態(tài),SS端為低電平,MAX9714處于非啟動狀態(tài)而無功率輸出,而此時MAX9722B則處于正常工作狀態(tài),電路將從耳機插孔輸出經(jīng)放大的音頻信號。



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