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耳机放大器架构设置全新解决方案(二)

作者:时间:2013-09-09来源:网络收藏

  耳机放大器架构设置全新解决方案(二)

  图 6. AB 类接地置中示意图

  G 类一般使用多个电源电压,以发挥比 AB 类更高的效率。在本例中,TI 最新的 G 类 DirectPath (TPA6140A2) 首先将电池电压降低至较低的电压值,然后切换至低信号强度的低供应电压 (1.3V),并且只有在信号强度超出该低电源电压轨时,才切换至较高的电源电压 (1.8V)。这些适应性电源电压轨的升降速度高于音频,因此可避免失真或削波。此外,由于一般聆听的音频低于 200mVRMS,因此电源电压通常是最低值 (亦即 1.3V),并且提供优于上述 AB 类的效率。在音频的无噪声阶段期间,整个电源轨的电压会降低,而且信号相当小。当音频变得大声时,会切换至较高的电源轨,然后切换回较低的电源轨,导致整个输出 FET 的电压降幅缩小。图 7 的红色箭头表示此电压降幅。

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  图 7. G 类接地置中放大器运作

  其中的技巧是设计将电池电压降低至较低电压的放大器,并使用适应性电源轨 (分别有负电源轨) 降低播放音乐时整个输出 FET 的电压降幅。其中一种实现这类放大器的方式是,使用电荷泵作为图 8 所示的步降区块。某些工程人员偏好这类做法,原因在于步降电荷泵仅需要相对较小的飞驰电容(flying capacitor) (1μF 至 2.2μF),而这也是相对较小的组件

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  图 8. 含电荷泵步降转换器的 G 类接地置中简化示意图

  这类解决方案的主要缺陷是电荷泵的效率极差,而且这类解决方案无法令电池使用时间延长。较好的做法是整合 DC/DC 步降转换器,以有效降低装置的内部电源电压,并减少电池电流。

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  图 9. 含 DC/DC 步降转换器的 G 类接地置中耳机简化示意图

图 9 显示 G 类接地置中耳机简化示意图。假设放大器的静态电流远小于流向负载的电流,即可推估电池电流是输出电流的分数 (见等式 4)。同样地,随着音频的变化,整个输出 FET 的电压降幅也会变动。此装置的功率损耗是电压降幅乘以电池电流 (IBATT) 的分数 (VDD/VBATT) 所得的乘积,因此,此装置将散失较少的功率。

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  (等式 4)

  使用此解决方案的 G 类 DirectPath 耳机放大器为 TPA6140A2。此解决方案需要将外部电感用于步降转换器,但是,由于输出电流相当小,而且降压转换器的切换频率相对较高,因此可使用相当小的芯片电感,也就是 2.2uH 、 800mA 的 0805 尺寸电感。这能够使解决方案的效率提高,而没有上述电荷泵方法的电路板空间不足的缺点。

  

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