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增益可控BTLD音频功率放大器及其应用

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作者:祝大卫时间:2007-09-06来源:慧聪网收藏
1  概述

采用PWM调制技术的D类(开关型)以其高效率、低功耗等特性,比其它类型(如A类、B类和AB类)的更具优势,从而在带有功能的设备尤其是便携式产品应用中占据了主导地位。

美国德州仪器公司(TI)是生产功率芯片的著名厂商之一。该公司生产的D类音频已发展到第三代。

TI公司的第三代D类音频功率放大器ICs均带有小于1μA的关闭控制电流和典型值为7mA或8mA的低电流,它们都采用创新的调制技术,不需要或仅需要低成本小型输出滤波器。由于在封装上解决了散热问题,因而无需使用散热片。这一代新型D类功放芯片输出功率与温度之间的关系呈平直曲线,这一点是AB类放大器无法相比的。它们中的所有器件都内置有去砰声/去咔嗒声电路,可有效消除开/关噪声,同时芯片都内置短路保护和过热关断电路,从而提高了器件本身和系统的可靠性。

TPA3007D1是TI公司最近推出的6.5W单声道BTL D类音频功率放大器芯片,该芯片的效率可达85%@Vcc=12V以上,且具有12dB、18dB、23.6dB和36dB四种增益可供控制和选择。其应用领域包括LCD监视器、TVs、PCs、车载免提套件和动力powered扬声器等。

2 TPA3007D1的结构功能

采用24引脚TSSOP封装的TPA3007D1芯片的引脚排列如图1所示。

引脚排列图

TPA3007D1内部含有偏置与电压参考、增益调节电路、PWM调制电路、栅极驱动器、四只MOSFET组成的H-桥功率极及短路检测和过热关断保护等电路。 图2是其内部结构框图。

内部结构框图

TPA3007D1的电压(Vcc/PVcc)范围为8~18V(典型值为12V);负载阻抗RL大于7Ω;其GAIN0、GAIN1和SHUTDOWN脚的高电平输入电压VIH应大于2V;低电平输入电压VIL则应小于0.8V;TPA3007D1工作环境温度范围为-40~+85℃。

3  第三代调制技术方案

TPA3007D1采用创新的调制方案。虽然每路输出(OUTP和DUTN)幅度仍然从0V到VCC(12V),但当无输入时,OUTP和OUTN为同相位。对于正输出电压,OUTP的占空比大于50%,而OUTN的占空比则小于50%。对于负输出电压,OUTP占空比小于50%,而OUTN占空比大于50%。在开关周期的大部分时间里,负载两端的电压是0V。在这种调制方式下,负载上的差分电压幅度不是2VCC,而是VCC,因而大大减小了开关电流和纹波电流及负载损耗(I2R)。由于负载上的差分电压脉冲很窄,因而可以省去输出滤波器。只有在输出功率较大时,由于输出脉冲变宽,纹波电流增大,为了提高效率,才需要小型铁氧体有孔磁珠(ferrite bead)滤波器。图3为第三代调制方案的电压和电流波形。

第三代调制方案的电压和电流波形

4  应用电路

由TPA3007D1组成的6.5W BTL D类音频功率放大器电路如图4所示。图中,U1(TPA3007D1)的振荡器频率fosc可由20脚外电阻R1和21脚外的电容C12设定在250kHzfosc=6.6/(R5



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