四聲道２８０ＷＴ類音頻放大器２０４１

劉永良

TA2041是Tripath技術(shù)公司采用專有的數(shù)字功率處理(DPPTM)技術(shù)，所研發(fā)的四通道大功率(4 ×70W)T類數(shù)字音頻放大器。T類放大器能提供AB類放大器所具有的音頻高保真度和D類放大器的高效率。TA2041的應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車音響、DVD接收機(jī)和多媒體揚(yáng)聲器系統(tǒng)等。

主要特點(diǎn)和性能

TA2041采用32引腳SSIP封裝，引腳排列如圖1所示。在32個(gè)引腳中，1～11引腳為輸入端，12 ～32引腳為輸出端。其中，接地腳也分為輸入和輸出兩個(gè)部分。像外部前置放大器或有源濾波器這類輸入電路，應(yīng)該以10、14引腳模擬地作參考。

在TA2041的每個(gè)通道中，集成了僅反相放大器、輸入級(jí)電路、信號(hào)處理器、MOSFET驅(qū)動(dòng)器和 四只功率MOSFET組成的全橋(H-橋)輸出級(jí)電路(參見圖2)。

TA2041的主要特點(diǎn)和性能指標(biāo)：(1)利用9.5～21V的單電源電壓(VPP)工作，可以保證在各種條件下的汽車電池電壓下運(yùn)行；(2)大功率輸出，在VPP=20V和RL=4Ω下，每個(gè)通道輸出功率達(dá)70W；(3)具有AB類音頻功放電路的高保真度和D類放大器的高效率，在每個(gè)通道RL=4 Ω和輸出功率POUT=50W下，效率(η)達(dá)89%；在POUT=30W和RL=4Ω下，總諧波失真加噪聲(TH D+N)≤0.04%；(4)帶無“咔嗒”聲啟動(dòng)與關(guān)閉、靜音與待機(jī)和自動(dòng)DC失調(diào)校準(zhǔn)等功能；(5)不僅作為開關(guān)放大器使用，同時(shí)還帶有“AM模式”，可組成B類放大器(將AM腳拉到邏輯高電平) ，工作在線性模式，能有效抑制電磁干擾(EMI)產(chǎn)生；(6)帶有完善的保護(hù)功能，其中包括輸 出橫跨負(fù)載以及VPP和地之間的短路保護(hù)、負(fù)載切斷保護(hù)、地意外開路保護(hù)、過電壓(VPP≥2 3.5V)與欠電壓(VPP≤8V)保護(hù)、過電流(IOUT≥7A)保護(hù)和過溫度(Tj≥160℃)保護(hù)。

應(yīng)用電路

TA2041組成的四通道T類功放電路如圖2所示。在每個(gè)通道中，音頻輸入信號(hào)通過AC耦合電容 Ci和IC內(nèi)部的輸入電阻RIN(50kΩ)輸入至增益為26dB的反相放大器。Ci和RIN(組成低頻極點(diǎn)頻 率(fp=1/2πRINCi)低于10Hz的高通濾波器。5VCMOS信號(hào)處理器將音頻信號(hào)變換成高頻開關(guān)信號(hào)。MOSFET驅(qū)動(dòng)器將中心頻率約650kHz的處理器5V開關(guān)信號(hào)進(jìn)行電平移位并驅(qū)動(dòng)功率MOSFET。H-橋輸出經(jīng)Lo和Co組成的二階LC低通濾波器后，高頻開關(guān)信號(hào)被抑制，僅通過音頻信 號(hào)進(jìn)入負(fù)載。在LC濾波器之后跟隨Rz和Cz組成的RC阻尼器，用作衰減在LC濾波器產(chǎn)生的峰值諧振電流。輸出端上的二極管Do用作減小輸出過沖和負(fù)脈沖尖峰下沖。

TA2041的5腳外部Cb(0.1μF)是IC內(nèi)部參考電壓(2.5V)旁路電容。IC的6腳接模擬地時(shí)，則 進(jìn)入睡眠模式；若6腳連接外部3.3V或5V的電源(VREGEXT)，IC則被激活開始工作。若將IC的 7腳經(jīng)過外部電源或微控制器上拉到邏輯高電平，則可以在模擬模式(AM)下工作，被連接成B 類放大器。8腳若輸出邏輯低電平，則指示輸入過載。IC的9腳若接地(AGND)，IC將進(jìn)入靜音模 式；該腳若連接3.3V或5V的電壓(VREGEXT)，靜音模式失能。IC的11腳與10腳之間連接的電容Cs用作芯片5V的電壓調(diào)整器旁路。IC的12腳為靜音模式輸出，該腳若輸出邏輯低電平， 則指示IC是在靜音模式。IC的13腳與15腳之間的Ccp為IC內(nèi)電荷泵輸出電容；31腳與32腳之間連接的Ccp是電荷泵開關(guān)電容。IC全橋輸出級(jí)電源電壓施加端VPP1～VPP4的接地電容CBR要求有良好的高頻特性。IC的23腳為開路漏極輸出腳，在該腳上的一個(gè)邏輯高電平輸出，指示一個(gè)故障條件發(fā)生。