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1、18科技资讯科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2008 NO.03SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工 业 技 术D类功率放大器的原理及应用曾宝国 曾妍(四川信息职业技术学院 四川广元 )摘 要:D类功放在体积、效率、省电等方面优势很适合在便携式、紧凑式大功率场合下应用。文中简要分析了D类功放的原理和特点,并介绍了一款基于MAX9742的简易功放电路。关键词:D类功放 MAX9742中图分类号:TP21
2、 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2008)01(c)-0018-021 引言传统的模拟音频功放保真度高,但效率低、能耗大,且要求有良好的散热设备,适用于专业音响领域。D类音频功放虽然保真度不及传统功放,但具有效率高、体积小、输出功率大、低EMI、具备多种工作模式等优点,逐渐成为了便携式设备(如PDA)中不可替代的产品。目前市面上有很多D类功放开发厂商,如英国捷特科(Zetex Semiconductors);日本罗姆(ROHM)、雅马哈(YAMAHA);美国
3、凌云科技(Cirrus Logic)、安森美(ONSemiconductor)、德州仪器(TI)、国家半导体(NS)、美信(Maxim)。Maxim公司推出的产品型号众多,据其称在不降低音质的前提下能提供高效指标,具有业界最佳的THD、PSRR和省电特性,而且具有超低EMI、无RF干扰和咔嗒/噼噗声等音频设计的潜在问题。2 D类功放的工作原理2.1 经典D类功放经典D类攻放主要由脉冲宽度调制器、开关放大器和低通滤波器等三部分组成,结构如图1所示。图1 经典D类功放结构示意图D类攻放原理简图如图2所示。
4、图2 D类功放原理简图图中,三角波发生器、比较器和音频输入信号构成脉宽调制器(PWM);两只输出场效应管组成开关放大器;LF和CF构成低通滤波器,用以恢复音频信号。驱动级用来驱动开关放大器,使放大器输出信号为在VDD和-VDD间切换的高频方波,波形如图3所示。2.2 D类功放的全桥输出很多D类攻放使用全桥输出级,即用两个半桥输出交替驱动负载。这种类型的负载连接经常被称为桥联负载(BTL)。全桥输出通过交替开启负载导通路径工作,获得双向电流流经负载效果而不需要一个负电源或隔直电容。2.3 无输出滤波D类
5、功放全桥输出D类攻放除具有AB类BTL功放的优点外,还具有较高的效率,但其输出端需要加一个外部LC滤波器,用于提取音频信号和防止在负载上耗散高频能量。加入外围LC滤波器不仅增加了总成本和电路板空间,还可能因滤波元件的非线性而引入额外失真,因而成为传统D类功放的主要缺点之一。目前,D类功放采用了先进的无滤波器调制方式,从而省掉或最大限度地降低了对外部滤波器的要求。比如,国家半导体的LM48510、Maxim的MAX9742/9975等。3 D类功放应用实例这里以MAX9742为例,介绍其引脚、内部结构及
6、典型应用。MAX9742立体声D类音频功放是Maxim公司生产的大功率无输出滤波器D类音频放大器,采用20V~40V单电源或±10V~±20V双电源供电,可为4Ω负载提供2×16W功率,也可配置成驱动单个8Ω扬声器的BTL架构。MAX9742具有较高的效率(驱动8Ω负载时高达92%),可取消笨重的散热器并节省功耗。其它特性还包括:全差分输入、全面的咔嗒/噼噗声抑制、低功耗关闭模式以及外部增益可调、短路与过热过载保护等功能。适合在平板电视、CRT电视、多媒体控制器以及家庭高保真音响中使用。3.1 MAX
7、9742的引脚及内部结构MAX9742为36引脚TQFN(6mm×6mm×0.8mm)封装,可工作于-40。C至+85。C温度范围。其引脚排列和内部结构图3 D类功放输出脉冲与输入音频信号波形图图4 MAX9742引脚及内部结构图图5 MAX9742应用电路19科技资讯 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2008 NO.03工 业 技 术如图4所示。3.2 MAX9742应用电路举例MAX9742可提供单/双电源工作模式,用以驱动双4Ω或单8Ω扬声器(BTL)
8、等多种功放电路,图5所示为单电源驱动双4Ω扬声器功放电路。左右声道信号由CIN耦合送入功放,经放大后用以驱动双4Ω扬声器工作。4 结语D类功放以其显著的特点和优良的性能,已广泛应用于车用数字影音娱乐、PDA、MP4、移动电话、高清电视、平板电视等领域。随着应用环境对产品体积、效率、音质、省电等方面的要求,D类功放将逐渐成为音频设计人员的首选。参考文献[1] MAX9742 datasheet,http://www.maxim-ic.com.[2] 何杞鑫
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